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目 录

第一章 绪论 1

1.1抗生素的简介 1

1.1.1抗生素的发现 1

1.1.2抗生素的使用现状 1

1.1.3水环境中抗生素的来源与归趋 2

1.1.4盐酸四环素的结构与性质 3

1.2 碳纳米管的性质、应用及其对水环境的影响 3

1.2.1 碳纳米管的结构与性质 3

1.2.2碳纳米管的应用 4

1.2.3碳纳米管对水环境的影响 4

1.3影响水环境中CNTs稳定的因素 5

1.3.1水相中CNTs的稳定机理 5

1.3.2 CNTs在水环境中分散与凝聚 5

1.4研究意义和目的 6

1.5研究内容 6

第二章 材料与方法 7

2.1 材料与仪器 7

2.1.1 实验原料与药品 7

2.1.2 实验仪器与设备 7

2.2 实验方法 7

2.2.1 MWNTs悬浮液的制备方法和浓度测定 7

2.2.2 MWNTs粒径和ζ电位的表征方法 8

2.2.3 凝聚动力学研究 8

2.2.4 电解质溶液和盐酸四环素溶液的配置 9

第三章 结果与讨论 9

3.1 MWNTs悬浮液的理化性质 9

3.2 盐酸四环素对MWNTs凝聚的影响 10

3.2.1 盐酸四环素浓度变化 10

3.2.2 pH变化 11

3.3 盐酸四环素对MWNTs凝聚动力学的影响 13

3.4 投加顺序对凝聚的影响 15

第四章 结论与展望 16

4.1 结论 16

4.2 展望 16

参考文献 18

致 谢 20

盐酸四环素对碳纳米管稳定性的影响

赵鸣秋

，China

Abstract:Carbon nanotubes (CNTs) are of high quality and low cost, and are widely used in various neighborhoods of the world today. Most of them have been studied mainly in the diffusion and agglomeration of natural organic matter in carbon nanotubes and water environment. The study on the mechanism of the interaction between carbon nanotubes and the interaction mechanism between carbon nanotubes and the synthetic organic matter can provide a scientific basis for the study of the environmental behavior of carbon nanotubes and the comprehensive assessment of the ecological and environmental effects of carbon nanotubes. , Is conducive to the safe production of carbon nanotubes and rational use. In this paper, multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were used to study the cohesive mechanism of antibiotics (represented by tetracycline hydrochloride) in water and to evaluate carbon nanomaterials more accurately and more comprehensively On the environment, the impact of human health, to remove water in the carbon nanomaterials to provide a scientific basis. The results show that MWNTs are dispersed in the aqueous electrolyte solution. Under the condition of tetracycline addition, the addition of electrolyte will promote the cohesion of MWNTs in the water environment. Under the condition of tetracycline hydrochloride, the concentration of MWNTs will keep With the increase of tetracycline hydrochloride concentration, tetracycline hydrochloride has a significant effect on the agglomeration of MWNTs in water environment. With the increase of pH value of MWNTs sample, the particle size of MWNTs becomes larger and |ζ|decreases.

Key words: Carbon nanotubes; tetracycline hydrochloride; electrolyte; aggregation

第一章 绪论

1.1抗生素的简介

1.1.1抗生素的发现

抗生素是通过细菌、真菌、霉菌等其他微生物的生活过程所生成的，具有抵抗微生物活性效果，能够混乱或者抑制其它生活细胞发育的物质。1940年，青霉素应用于临床，此后，人们开始广泛地使用抗生素，抗生素的种类发展至几千种，常用于临床的有几百种^[1]。

而四环素类抗生素是抗生素十三项种类中的一种。1948年，金霉素（首个四环素类抗生素）从链霉菌中提取获得，之后的几年，土霉素与四环素也同样被制取。以上3种四环素类抗生素都具有完全的交叉抗性，并且它们的抗菌谱十分类似，覆盖范围也相当广泛，对包括革兰氏阳/阴性、支原体等在内的众多微生物都具有活性。1957年，去甲环素被发现。降解研究以上这些抗生素，人们观察到它们的化学组成非常类似，都具有四个环线形相连构成主题骨架，区别之处仅是对应的取代基位置的组成有所不同。由此“四环素”被视作一类新型抗生素。

四环素类抗生素抗菌谱广泛、免疫作用强、抗炎效果好，并且价格低廉，因此，在我国的畜牧业、畜禽养殖（低剂量使用）、临床试验（高剂量使用）中都大量且广泛应用此类抗生素。实际生活中，四环素、土霉素、金霉素最为实用。

1.1.2抗生素的使用现状

我国既是抗生素使用大国，也是其生产大国。以2003年对抗生素使用情况的调研来看，该年我国青霉素产量为2万8千吨，土霉素产量为1万吨，两者产量均高达世界总产量的60%及以上^[2]。并且，我国滥用抗生素的情况非常严重，据报道，我国住院患者的抗生素使用率大于70%，远远高于WHO推荐的30%的抗菌药物应用率，其中美英等发达国家约为10%，发展中国家约为42%^[3]。

据报道，除了人用抗生素之外，兽用抗生素也随着养殖业的高速发展，更为广泛地投入于畜禽、水产养殖业中，其中包括磺胺类、四环素类等多种抗生素。兽用抗生素的使用可以进一步预防病害发生并且促进动物生长。上世纪八十年代，抗生素在畜禽饲料中的投加使用量发到巅峰。丹麦于1997年生产的150吨抗生素中，100吨为兽用抗生素。美国于2000年在畜牧、水产养殖业投入该年美国70%的总抗生素用量^[4]。各项研究显示，用于动物的抗生素量在逐年增加中。

1.1.3水环境中抗生素的来源与归趋

水环境中，抗生素的种类主要有四环素类、喹诺酮类、磺胺类等。

其中，抗生素的来源主要有两个途径，其一：工业、医用、生活废水中有残留。工厂排放废水中，因为此类废水的处理工艺还不完善，并且成本较高，所以其实际处理效率非常低。而医用、生活废水则是因为医用抗生素的极度广泛使用，使得这两种废水中残留的抗生素较多。同时，污水处理厂出水要求的水质标准并不包扩大部分的抗生素，残留的抗生素类药物不被广泛重视。通常情况下，普通的污水处理厂只能够去除60%~90%的抗生素，所以，即使城市污水都经过处理，部分区域的地表水里抗生素的检出率仍然为百分之百，从而污染了地下水以及饮用水源^[5]。

其二：养殖业废水中有残留。畜禽、水产养殖业中大量投入抗生素，以预防与治疗病害发生、促进动物生长。如前文所述，国内外滥用现象都较为严重，并且抗生素用量仍然呈现逐步增长的趋势。有研究表明，生物体无法完全吸收抗生素（高达70%未被吸收），抗生素将以代谢产物的形式随着排泄物进入水环境在内的其他环境中^[6-8]。

抗生素进入环境之后，它的环境行为主要由两个过程组成：吸附，降解。其中吸附作用主要影响抗生素在环境中的迁移，而抗生素的结构、性质以及环境的不同是决定抗生素吸附能力的主要因素。而抗生素的代谢主要是通过降解过程（水解、光降解、生物降解等）进行。

图1-1 水环境中抗生素的来源与归趋

1.1.4盐酸四环素的结构与性质

盐酸四环素（C₂₂H₂₄N₂O₈·HCl）是通过放线菌的生活过程中产生的一类蛋白质的合成物质，对部分微生物具有抑制其活性的作用。盐酸四环素为黄色结晶体粉末，对光及空气十分敏感，需低温避光密封保存。观察其化学结构可以发现，它含有二甲胺基N(CH₃)₂，酰胺基CONH₂，酚羟基官能团，此外还含有酮基和烯醇基的共轭双键系统。

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