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四环素(TC)分子式为C20H24N2O8,分子量444.45,是一种广谱抗菌素。通常作为一种动物饲料添加剂和抗菌剂被广泛应用于养殖行业中。但是其在动物体内并不能完全被代谢,会随着动物的粪便排入到周围水体环境中,造成水体污染。已有大量资料证实,长期反复使用四环素,不但使牙齿变黄,还会引起牙釉质发育不良(牙齿表面不光滑,出现小凹陷)或牙齿畸形。对人类的健康和环境造成了严重的威胁。与传统的生物与物理方法相比,高级氧化法对有机物降解效果好,并且操作方便,反应速率快,所以高级氧化具有更好的实用性。亚铁离子活化过硫酸钾可以快速产生氧化性很高的硫酸根自由基,其氧化性跟羟基自由基接近,过程操作更为方便,因此是一种更合适的方法。 本文以亚铁离子活化过硫酸钾(PS)所产生的硫酸根自由基为氧化剂,氧化水中四环素(TC),考察了pH,Fe2+/PS摩尔比等因素对TC降解效果的影响,并以pH、Fe2+浓度、PS浓度三者为条件变量建立一个响应曲面,探究氧化降解TC的最佳运行条件。在实验过程中发现,Fe2+/PS体系去除TC的反应速度快,在2min内反应基本完成,在30min的时候反应基本趋于稳定,TC的去除率基本达到最大值。实验结果表明,在室温25℃的条件下,pH=3.0、[Fe2+]∶[PS]∶[TC]=20∶15∶1时TC的去除率最好,达到79.64%。亚铁离子活化PS对TC具有良好的去处效果。 本文考察了TC在Fe2+/PS体系的机制以及转化产物和路径。自由基清除实验表明,在酸性和中性条件下,SO4??是体系主要的氧化物种,而在碱性条件下,HO·对TC的降解起主导作用。结果表明,酸性条件下TC的降解效果明显好于碱性和中性条件。通过UPLC/Q-TOF-MS联用技术在热活化过硫酸盐体系中共检测到4种转化产物,由此推测TC的转化路径为苯环的羟基化反应和消除?HO2?自由基并生成羟基化的产物。 在室温25℃的条件下,TC的初始浓度为20μmol·L-1,PS的初始浓度为0.3nmol·L-1,初始pH=3.0,反应时间为30min,考察不同Fe2+的初始浓度下TC的矿化程度。实验结果表明,在Fe2+的初始浓度为0.1nmol·L-1的时候,TC的30min矿化率为30.9%;在Fe2+的初始浓度为0.4nmol·L-1的时候,TC的30min矿化率为70.4%。 本文在室温25℃的前提下,在最佳pH=3.0、[Fe2+]∶[PS]∶[TC]=20∶15∶1的条件下,研究了NO2-、HCO3-、Cl-、腐殖酸(TOC)等因素对四环素降解的影响。结果表明,低浓度的HCO3-、TOC对反应起促进作用,但是随着浓度的继续增加会抑制TC的降解;Cl-、NO2-抑制TC的降解,并且抑制率随着浓度的增大而增大。