鐵氧化物對有機胂類藥物的吸附行為研究.pdf

1、近年來，有機胂類藥物的大量使用導(dǎo)致環(huán)境中殘留量日益增多，給生態(tài)環(huán)境帶來潛在危害，目前已引起世界范圍的廣泛關(guān)注。有機胂類藥物是一種飼料添加劑，具有提高飼料利用率、促進(jìn)生長作用以及控制球蟲等作用，被廣泛用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)。然而畜禽對有機胂類藥物的吸收很有限，大部分隨著糞便和尿液排出進(jìn)入環(huán)境。有機胂類藥物為兩性分子，在環(huán)境中的遷移行為受環(huán)境因素影響較大。為闡明有機胂藥物在環(huán)境中的吸附行為，本研究系統(tǒng)調(diào)查了兩種典型有機胂藥物(洛克沙胂(ROX，ro

2、xarsone)和阿散酸(p-ASA，arsanilic)在三種鐵氧化物吸附劑(磁性納米氧化鐵(γ-Fe2O3)、實驗室合成的腐殖酸鐵復(fù)合體(IH)和腐殖酸改性針鐵礦(HA-α-FeOOH)上的吸附行為，以及各種環(huán)境因素（如pH值、離子強度、吸附質(zhì)濃度、環(huán)境中各種常見陰、陽離子、重金屬離子及有機質(zhì)）對吸附的影響。采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紅外光譜(FTIR)等分析手段對有機胂類藥物吸附前后的吸附劑進(jìn)行了表觀特征

3、研究。研究結(jié)果為理解有機胂藥物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及生態(tài)毒性的風(fēng)險評價提供理論支持，并為其污染水體治理提供參考。論文主要研究結(jié)論如下:
　　(1)實驗室合成的腐殖酸鐵復(fù)合體(IH)吸附劑，將鐵離子引入腐殖酸分子，改變了腐殖酸的結(jié)構(gòu)與表面特性，呈現(xiàn)出對有機胂類藥物良好的吸附性能。溫度308K時，對ROX和ASA的最大吸附量分別為77.76和188.68mg·g-1，吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)和Langmuir等溫吸附模型。吸附過程受

4、多種環(huán)境因素的影響。溫度升高有利于吸附;pH值和離子強度增大，吸附量降低;PO43-可與有機胂藥物競爭吸附位點，甚至導(dǎo)致有機胂類藥物解吸，從而降低有機胂類藥物吸附量;Cu2+可與IH表面羥基和羧基等官能團(tuán)絡(luò)合，減少IH表面的負(fù)電荷，增強有機胂類藥物吸附;腐殖酸(HA)則因大分子位阻效應(yīng)和靜電斥力作用而阻礙有機胂類藥物的吸附。研究結(jié)果表明，靜電引力、疏水分配、離子交換和表面絡(luò)合等作用力是IH吸附有機胂類藥物的主要機制。
　　(2)相

5、比于針鐵礦，實驗室合成的腐殖酸改性針鐵礦（HA-α-FeOOH）吸附劑，具有更大的比表面積，對有機胂類藥物具有更強的吸附能力。溫度308K時，對ROX和ASA的最大吸附量分別為80.71和59.88mg·g-1，吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)和Langmuir等溫吸附模型。酸性條件下，HA-α-FeOOH分散性更好，表面暴露的活性位點較多，有利于對有機胂分子的吸附;高離子強度顯著抑制HA-α-FeOOH對有機胂類藥物的吸附能力;與IH吸附有機

6、胂類藥物情況類似，PO43-可與有機胂類藥物競爭吸附位點，減弱有機胂類藥物吸附;Cu2+則可能通過“橋鍵”作用，與有機胂類藥物和吸附劑形成三元絡(luò)合物，增強有機胂類藥物吸附;HA與HA-α-FeOOH絡(luò)合減弱了有機胂類藥物的吸附。研究結(jié)果表明，靜電引力、陽離子橋鍵、疏水分配和表面絡(luò)合等作用力是HA-α-FeOOH吸附有機胂類藥物的主要機制。
　　(3)磁性納米氧化鐵(γ-Fe2O3)對有機胂類藥物的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)和Lang

7、muir等溫吸附模型，溫度308K時，對ROX和ASA的最大吸附量分別為46.53和38.62mg·g-1。根據(jù)傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜表征結(jié)果，γ-Fe2O3主要通過=Fe-OH與As-O的配位作用來吸附有機胂類藥物。溫度升高、低pH值和低離子強度有利于吸附;與IH和HA-α-FeOOH吸附情況類似，PO43-可通過競爭吸附位點，減弱γ-Fe2O3對有機胂類藥物的吸附能力;Cu2+的存在增加了吸附劑表面的正電荷點位，從而增強有機胂類藥物吸附

8、;HA可通過靜電引力競爭吸附于γ-Fe2O3，降低有機胂類藥物吸附量。研究結(jié)果表明，靜電引力、疏水分配、離子交換和配位作用等是γ-Fe2O3對有機胂類藥物的吸附機制，其中配位作用是主要作用機制。
　　(4)綜上所述，三種吸附劑對有機胂類藥物的吸附能力大小如下:IH＞HA-α-FeOOH＞γ-Fe2O3。IH和HA-α-FeOOH吸附有機胂類藥物的主要機制是疏水分配和表面絡(luò)合，γ-Fe2O3吸附有機胂類藥物的主要機制是靜電引力和表面