磷改性方解石吸附四环素研究

论文总字数：14476字

目 录

1 引言 3

1.1研究背景 3

1.2研究现状 3

1.3研究目的及内容 4

2 材料与方法 4

2.1 实验试剂 4

2.2 实验器材 4

2.3 实验方法 5

2.3.1 实验步骤 5

2.3.2 分析方法 5

3实验结果与讨论 7

3.1 磷改性方解石 7

3.1.1 磷酸盐改性国内方解石 7

3.1.1.1 pH7.7磷改性国内方解石 7

3.1.1.2 pH8.3磷改性国内方解石 8

3.1.2 磷酸盐改性国外方解石 8

3.1.2.1 pH7.7磷改性国外方解石 8

3.1.2.2 pH8.3磷改性国外方解石 9

3.2改性方解石吸附四环素 9

3.2.1国内改性方解石吸附四环素 9

3.2.1.1 pH7.7国内改性方解石吸附四环素 9

3.2.1.2 pH8.3国内改性方解石吸附四环素 10

3.2.2国外改性方解石吸附四环素 11

3.2.2.1 pH7.7国外改性方解石吸附四环素 11

3.2.2.2 pH8.3国外改性方解石吸附四环素 12

4结论 13

参考文献 14

致谢 16

磷改性方解石吸附四环素研究

孙晓雯

,China

Abstract: The batch balance methods were employed under open system condition to study the best conditions and best modification methods of different calcite for phosphate modification and the adsorption of tetracycline hydrochloride on modifided calcite.The results show that: (1) For the domestic calcite, the optimum pH condition for modification is 7.7, the optimum modified phosphorus concentration is 100mg / L, and the best modification method is to dry the modified solid. And regardless of the modified pH conditions are 7.7, or 8.3, after modification, tetracycline removal rate has been greatly improved. (2) For foreign calcite, the optimum pH condition for modification is 7.7, the optimum modified phosphorus concentration is 100mg / L, and the best modification method is the solid which is not dried after drying. At pH 7.7, the modification effect of calcite is better, and the removal rate of tetracycline is obviously improved. At pH 8.3, the removal rate of tetramine after modified calcite was not improved, and the modification effect was not satisfactory.

Key words: calcite,modify,Potassium dihydrogen phosphate, Tetracycline hydrochloride

1 引言

1.1研究背景

四环素属于四环素类抗生素，是抑制细菌蛋白合成的一类广谱抗生素，具有一定杀菌作用，广泛应用于革兰氏阳性和阴性细菌、细胞支原体、衣原体和立克次氏体引起的感染。作用机制主要是其与受体的核蛋白体的30S亚单位结合，阻止氨酰基tRNA同核蛋白体结合，进而起到抑制受体生长的作用。因此在二十世纪六七十年代，曾经广泛用于人类临床医学以及动植物疾病治疗^[1]。后来因为常见病原菌对四环素的耐药性普遍升高，以及四环素对人体有副作用，其在人类临床上的应用逐渐减少。但是，在畜牧业和养殖业中，由于具有广谱性、价格低廉的特点，同时低剂量添加时可以促进禽畜的生长，高剂量添加时又可以用于治疗疾病，因此四环素仍然被广泛应用^[2-4]。

然而四环素进入到动植物体内后，大部分都会随动植物生理代谢过程排出体外。相关研究表明，四环素进入动物体内后，最多会有90%以母体化合物的形式排出体外^[1]。禽畜的粪便经土地利用后，四环素就在土壤环境中存留下来。也就是说，四环素的使用量越大，其在土壤中的残留也就越严重，通过影响土壤微生物和土壤植物，进而影响土壤环境^[5]。此外，长期施用含此类抗生素的禽畜粪便会导致土壤中微生物抗生素抗性水平大幅提高，也会对环境造成潜在影响^[6]。

有研究说明，残留在土壤里的四环素易经地表径流等作用流入水体。在水产养殖业中，抗生素也会随粪便进入水体，进而对水体环境产生影响。例如，藻类属于水生生态系统的生产者，四环素可以通过抑制微藻蛋白质合成和叶绿体的生成，最终抑制对微藻的生长^[7]。

另有研究表明^[8]，四环素进入水体和土壤以后，其在不同条件下产生的降解产物也可能对环境产生影响。Halling-Sorensen^[9]等认为，四环素的降解产物ATC和EATC的生态毒性比母体四环素更强。

1.2研究现状

作为国内使用量最大的一类抗生素，寻求四环素的去除具有重要意义。去除四环素的常用方法有氧化降解法、吸附剂法。常用的氧化剂有高锰酸钾、过氧化物酶等。Chen^[10]等发现，四环素浓度较高时，氧化降解法仅仅在四环素浓度较高时有效，在浓度较低时效果不明显。此外，由于氧化剂的成本较高，产量较低，氧化降解法去除水体中四环素很难得到广泛应用。常见的吸附剂主要有膨润土、高岭土、氢氧化铝、石墨、活性炭、天然沸石等^[11]。其中，武庭碹^[12]通过批量吸附平衡实验表明，膨润土对四环素的吸附能力强于高岭土。邹艳丽^[13]等认为，天然沸石对四环素吸附能力较强，且经CaCl₂改性后吸附能力更强。

方解石是常见碳酸盐类矿物，价格低廉，表面活性强，可用于去除多种污染物质，如重金属、有机酸、抗生素等。李^[14]等曾通过批量平衡实验研究了方解石对四环素的吸附特性。结果表明，单纯的方解石对四环素的吸附量并不是很大。而林^[15-16]等人在研究磷酸盐改性方解石去除磷的实验中发现，改性后的方解石对水中磷的去除能力明显高于单纯的方解石。因此，本实验拟通过磷酸盐改性方解石,探究其对四环素的吸附能力是否有所提升。

1.3研究目的及内容

本实验主要探究磷改性方解石对四环素的吸附行为。根据磷会在方解石表面发生钙磷沉淀，研究其是否会改变方解石的表面性质，从而提高方解石对四环素的去除能力。

主要内容有：

(1)研究pH7.7和pH8.3条件下，不同磷浓度对国内方解石的改性情况。

(2)研究pH7.7和pH8.3条件下，不同磷浓度对国外方解石的改性情况。

(3)研究pH7.7和pH8.3条件下，国内改性方解石对不同浓度四环素的去除情况。

(4)研究pH7.7和pH8.3条件下，国外改性方解石对不同浓度四环素的去除情况。

2 材料与方法

2.1 实验试剂

实验过程中所需要试剂见下表1。

2.2 实验器材

实验中用到的实验器材见下表2。