臭氧法去除水中红霉素的研究

臭氧法去除水中红霉素的研究

于荣 王少云 曾淑云 陈彩霞

摘要：臭氧处理PPCPs已经应用于污水处理，本文探究了硫氰酸红霉素在不同的浓度、溶液PH及臭氧投量条件下，臭氧对水中硫氰酸红霉素去除率的影响。实验表明，在不同条件下，臭氧都可以去除水中的硫氰酸红霉素，在一定范围内，硫氰酸红霉素浓度越低、溶液PH值越高及臭氧投量越高，其水中硫氰酸红霉素的去除率越高。

关键词：红霉素；臭氧；水处理

红霉素是由红色链霉菌发酵生产的十四元环大环内酯类抗生素，抗菌谱较广，与青霉素功能相近^[1]，对革兰氏阳性菌具有较强的抑制作用，对革兰氏阴性菌也具有一定的抑制作用，现代红霉素还被用于消炎药。但是发酵生产红霉素，所产废水量大，且废水中含有少量红霉素在自然中分解缓慢，对环境造成污染。

臭氧因其良好的氧化性，且对水预处理不产生新的污染物，更加环保健康，且对PPCPs无特异性选择，现阶段已应用到去除PPCPs^[2]。目前，影响臭氧对水中红霉素去除率的因素主要为：红霉素浓度、溶液PH值、臭氧投量。本文将根据影响臭氧去除水中红霉素的因素，设置不同的梯度，探究最佳臭氧除去水中红霉素的条件，为污水处理提供理论依据。

1 仪器与材料

红霉素(>99%)，由泰益欣生物科技有限公司提供；甲醇，购自默克化工技术（上海）有限公司；磷酸二氢钠购自湖北鑫润德化工有限公司；

水处理臭氧发生器，购自青岛同鑫净化设备有限公司；高效液相色谱仪，购自上海伍丰科学仪器有限公司；酸度计，购自贝尔分析仪器（大连）有限公司。

2 方法与结果

2.1实验方法

在500mL的长直烧瓶中进行臭氧氧化实验，通过调节臭氧发生器的臭氧流量、通入时长控制臭氧投加量。向长直烧瓶中通入臭氧，达到预定时间后停止，迅速向长直烧瓶中加入磷酸盐缓冲液及硫氰酸红霉素制备液，同时开启磁力搅拌器进行搅拌，反应。然后每隔5 min取样5 mL样品加入盛有过量硫代硫酸钠的离心管中终止反应，然后膜过滤，滤液存放于样品瓶中，避光保存。

2.2分析方法

硫氰酸红霉素液相检测条件：固定相为十八烷基硅烷键合硅胶，流动相为0.1mol/L磷酸二氢钾溶液（三乙胺调节PH8.2）-乙腈（40:60），流速0.5 L/min,检测波长为215 nm。

2.3臭氧浓度测定

取100 ml量瓶，加入靛蓝溶液使其浓度稀释至1×10^-5mol/L，加入待测样品，在610nm处测定个样品的吸光度。根据靛蓝试剂检测的吸光值变化，计算臭氧浓度。

2.4实验结果

2.4.1 硫氰酸红霉素初始浓度对氧化去除效率的影响

因室外给水规范中建议：臭氧添加量为0.5-2.5mg/L，本实验臭氧添加量为1.5mg/L。探究硫氰酸红霉素初始浓度对臭氧去除效率的影响，结果图1所示：

图1 硫氰酸红霉素初始浓度对氧化去除效率的影响

由图1可知:硫氰酸红霉素在臭氧的作用下，均可以被氧化分解。随时间延长，臭氧对硫氰酸红霉素的分解速率下降。在0-20min时各浓度的硫氰酸红霉素降解速率较快。并且硫氰酸红霉素的含量越高，它的分解速率越低。

2.4.2 pH值对氧化除去效率的影响

不同的PH对臭氧氧化效果影响不同，设置PH=5、PH=6、PH=8三个不同条件下，观察在臭氧投量为1.5mg/L条件下，对其硫氰酸红霉素的去除速率，结果如图2所示：

图
2 pH值对氧化去除效率的影响

由图2 可知，不同PH条件下，臭氧对硫氰酸红霉素的去除速率不同。在一定范围内，溶液PH值越低，其硫氰酸红霉素去除速率越低，PH值越高，其硫氰酸红霉素去除速率越高。并且随着时间延长，各PH条件下的硫氰酸红霉素去除速率都逐渐降低。

2.4.3 臭氧投量对氧化去除效率的影响

不同臭氧投量对硫氰酸红霉素的去除速率不同，设置0.5mg/ml、1.0mg/ml、1.5mg/ml，观察在不同臭氧投量条件下硫氰酸红霉素的去除速率，结果如图3所示：

图3臭氧投量对氧化去除效率的影响

由图3可知，臭氧投量不同，硫氰酸红霉素去除率不同。在同一条件下，臭氧投加量越多，其去除硫氰酸红霉素的速率越快。在臭氧投量在1.5mg/ml条件下，15min 就可以使硫氰酸红霉素的去除率达到90%以上。

3. 讨论

探究在不同的条件下，臭氧对溶液中硫氰酸红霉素的去除速率，通过实验结果可知：

（1）臭氧对水溶液中的硫氰酸红霉素具有去除作用，并且随时间延长，臭氧对硫氰酸红霉素的去除率降低。

（2）在一定范围内，溶液PH明显影响臭氧对硫氰酸红霉素的去除率，随着溶液PH的升高，臭氧对硫氰酸红霉素的去除效果更好。

（3）在臭氧投量一定的情况下，随着溶液中硫氰酸红霉素浓度升高，臭氧对硫氰酸红霉素的去除率下降。

（4）在溶液中，硫氰酸红霉素浓度一定，随着臭氧投量的增加，硫氰酸红霉素的去除率也增加，臭氧投加量与硫氰酸去除率成正相关。

参考文献

[1]赵继男，王新刚.红霉素衍生物的研究进展[J].科技论坛，2005.

[2]王斌帆，彭党聪.臭氧氧化去除水中泰乐菌素的研究[J].应用化工，2015，44(9):1680-1682.