电气石/H2O2降解盐酸四环素的试验研究文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

1.研究背景及意义

抗生素是一种能抑制或影响其它生物机能的物质，它的发现和应用对人类健康和动植物的病虫害防治有很大的作用，可是全球的大量生产与应用产生了环境污染，中国更是抗生素生产和使用大国，据统计，2009年我国抗生素原料药的产量达到14.7万吨，主要包括四环素类、喹诺酮类、青霉素类、大环内醋类、头孢菌素类、氨基糖苷类、抗结核类、抗病毒类等等，抗生素原料药的品种达到181个，生产企业有120余家，市场规模约600亿元，抗生素产量位居世界首位^[1]。四环素类抗生素是目前最广泛应用的一类抗生素，是一种广谱抑菌剂，并且质优价廉。它主要包括四环素、土霉素、金霉素等^[2]。其中四环素是人畜共享的抗生素，在环境有一定持久性，导致细菌产生耐药性，目前在地表水以及地下水中均检测到了四环素类抗生素的存在^[3]。因此四环素类抗生素的处理是研究热点，寻找高效、易操作和低能耗的降解途径对保护水体环境有重大意义。

本课题的研究的意义在于，通过对四环素类抗生素中的盐酸四环素的降解方法的研究，为治理此类抗生素在环境中的污染奠定良好的基础，且为其他抗生素的降解提供一定的科学依据^[4]。

2. 电气石/ H₂O₂体系降解盐酸四环素

我国抗生素废水处理是从20世纪70年代起步的，归纳起来有物化法、生物化学法和一些组合工艺。近年来，高级氧化技术广泛引起大家关注。高级氧化技术(AOPs)与传统水处理技术相比，最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂^[5]。高级氧化法有Fenton法、类Fenton法、UV-Fenton法、电-Fenton法等等^[6]。剧盼盼^[1]分别采用了Fenton法和微波-Fenton法对土霉素二级生化出水进行处理，并分别通过正交及单因素试验后确定最佳条件，在最佳条件下两种方法均能实现达标排放，但是与Fenton法相比，微波-Fenton法可以使反应时间缩短90%，Fe² 投加量和H₂O₂投加量都降低20%，还有COD的去除率提高了2%.程雪敏^[7]在对抗生素废水处理的研究中发现，用硼泥处理抗生素废水，通过正交实验确定最佳条件为每100mL废水中加入硼泥(15%)6mL，搅拌时间2min,转速为200r/min，最后加入PAM溶液6mL，这种条件下，COD去除率达到53%，色度没有明显降低。但用Fe-C微电解及Fenton处理抗生素废水就有不错效果，其中Fe-C微电解COD去除率达到了65%以上，色度去除率达到90%;然后经过Fenton处理的抗生素废水，COD总去除率达到了70%以上，色度从原水的2000倍降低到100倍左右，去除率高达95%.

查阅一些相关文献，研究采用含铁的固体物质或载体固定铁离子来做为非均相 Fenton 反应催化剂，例如利用电气石这种含铁矿物材料与H₂O₂的协同作用降解抗生素有很好的应用前景^[8] 。与其它类型的 Fenton反应相比，含铁矿物催化类 Fenton 反应不必另外添加 Fe2 ，而且最重要的是不受酸性反应条件 pH=2-4 的条件限制^[9]。天然的黑（铁）电气石是一种含铁矿物，它可以催化类 Fenton 反应降解有机污染物，同时它的自发极化效应所产生的电场对Fenton 反应具有功能增强作用^[10]。陆甜、李海晏等^[11]利用电气石/ H₂O₂体系降解亚甲基蓝，研究结果表明：亚甲基蓝降解率与反应时间、反应温度、H₂O₂投加量、电气石投加量等因素呈正相关,在反应温度 60℃,投加 9.7110-3mol/L H₂O₂和 20g/L 电气石时，反应 55min 后，亚甲基蓝的去除率达到 92.5%，当反应时间延长至 150min 后，亚甲基蓝的降解率高达 99.1%。李艳^[8]采用天然铁电气石催化剂与H2O2形成矿物类Fenton 试剂来降解甲基橙废水，研究了反应条件对甲基橙脱色率的影响，例如甲基橙浓度、初始pH、电气石用量、反应温度、H₂O₂投加量等等，结果表明电气石和H₂O₂最佳用量分别为1g和1ml；降解率随反应温度升高而提高；甲基橙脱色率随甲基橙初始浓度升高而升高，但随溶液pH升高而降低。

3.实验研究方案

配置一定浓度盐酸四环素溶液，在 pH计上用 HCl 和 NaOH 调节 pH 到定值，取100 mL 模拟废水倒入 250 mL 锥形瓶中，稳定后再往其中加入一定量的电气石和H₂O₂（质量分数 30%），然后置于恒温箱中，设置转速360 r/min混合并记为 0 时刻，反应一段时间后，取滤后液测定水质指标，本实验测定的水质指标有反应前后总有机碳（TOC）、pH和盐酸四环素含量，其中TOC用总有机碳测定仪测定 ；pH用pH计测定；抗生素采用高效液相色谱法测含量。使用该方法分别进行正交试验和单因素影响实验.影响电气石/ H₂O₂体系处理效果的因素初步拟定为初始反应 pH 值、盐酸四环素初始浓度、电气石目数、H₂O₂投加量、电气石投加量和反应时间等。这些因素对于不同的废水，影响主次各有不同。因此，首先通过正交试验确定各因素的主次，再通过单因素影响试验确定出最佳反应条件。对获得的数据采用excel或其他软件进行数据分析和图表绘制，得出关键因素的试验优化条件^[12-15]。

参考文献：