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氯霉素类药物辐射和光解特性及机理研究

周佳欣  
【摘要】:氯霉素类抗生素药物Chloramphenicols (CAPs)一直作为人体对抗细菌性疾病的强有力药物而被人类广泛使用,它们对治疗疾病发挥了巨大作用,有效地保障了人类的生命和健康。近年来,由于氯霉素类药物产品的广泛生产和使用,对环境造成污染。氯霉素残留给人们的生命安全带来隐患,人们在日常生活中通过食用动物性食品而在体内蓄积残留的药物,将对身体造成严重的影响。每年由于氯霉素残留问题而导致的食品安全事件时有发生,对社会安定、人民身体健康和国际贸易都带来了不利影响。 本文选取三种典型氯霉素类抗生素:氯霉素Chloramphenicol(CAP)、甲砜霉素Thiamphenicol (THA)和氟苯尼考Florfenicol(FLO)作为研究目标,研究其在电子束辐照和光解过程中的反应特性,通过脉冲辐解手段,研究其降解机理,为两种高级氧化技术在工业废水中处理含氯霉素类药物废水的应用积累一定的实验基础。 首先,利用电子束辐照这一高级氧化技术,对氯霉素类药物进行辐照降解,研究其特性,并对电子束辐照过程中的中间产物进行了初步推断。 研究表明,氯霉素类药物浓度差异对辐照降解率有一定影响,高浓度的反应体系降解率较低。在吸收剂量达到20kGy时,降解率都达到了98%以上,降解率随着初始浓度的增大而降低;加入的H202会提高降解率,通过提高溶液在辐照条件下·OH的产额都会有助于目标物的降解;pH值较低的酸性条件下羟基自由基的产额将增加使得目标物的电子束降解率提高;N2饱和溶液的降解率低于空气饱和条件下,但N2饱和条件对降解率影响不大。 对反应过程中溶液离子变化进行了研究。C1-、SO42和F-等以游离态存在于溶液中,当吸收剂量低于20kGy时,离子浓度随着吸收剂量的增加而增大。确定出三种氯霉素类药物辐照过程中产生的9种主要辐解产物,并对其结构进行推测,其中间产物为苯醇、醛、羧酸类化合物,为分子断裂产生的碎片。 其次,利用脉冲辐解手段,分析氯霉素类药物的瞬态反应过程,水溶液在各种条件下与·OH,eaq-和·H的反应机理,计算出反应速率,并结合稳态中间产物,研究其降解机理。结果表明,CAP/THA/FLO与-OH反应途径与pH有关:中性条件下主要发生苯环上的加成反应,碱性条件下,则断裂产物在OH-催化下的去-OH反应;eaq-的进攻导致CAP/THA/FLO脱氯,CAP/THA/FLO与·H发生加成反应,生成较稳定的氢加成产物。利用GC/MS对电子束辐照的稳态产物分析,得出自由基反应生成的小分子碎片,结合瞬态反应过程,得出三种氯霉素类药物的降解途径。 此外,本文还对CAP/THA/FLO的光解进行了研究,对其反应特性和降解机理,通过N2饱和、加入H2O2等条件确定OH-在反应过程中起到重要作用,并计算出反应动力学常数。另外,以氙灯作为光源,汞灯作为对照,模拟自然光条件下,CAP/THA/FLO有一定的降解率。这为为氯霉素类抗生素药物的合理使用及相关治理措施的建立提供理论依据和技术支持。本研究根据紫外光辐解过程的中间产物,推测在光催化过程中降解反应过程。 本研究还结合实际药厂废水,提出了一种在氯霉素类药物生产过程中排出的含有高浓度、难降解有机废水的辐照处理方法。上海市某兽药厂废水,氯霉素含量为0.180mg/L,通过30kGy电子束辐照,废水中的氯霉素含量低于检出限,达到国家标准。与其他技术相比,本处理方法具有吸收剂量低、反应时间迅速、占地面积小,高效处理高浓度有机污染物的特点,为氯霉素类抗生素药物的合理使用及相关治理措施的建立提供理论依据和技术支持。


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