磺胺嘧啶和环丙沙星在微塑料上吸附行为的研究

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近年来,微塑料和抗生素作为环境中重要的新型污染物,引发了一系列环境和生态污染问题。海洋微塑料无处不在,由于粒径较小,很容易被海洋生物吞食产生危害,且微塑料能够沿着食物链传递,对生态环境存在着较大的潜在威胁。抗生素的大量使用也对水体环境造成严重污染。除此之外,微塑料还有着较大的比表面积,易于吸附污染物,成为污染物在海洋环境迁移扩散的运载体,因此研究微塑料与污染物的吸附和富集作用对探明微塑料对海洋生态污染的机制有着重要意义。本文选取了聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)两种常用塑料,磺胺嘧啶(SDZ)和环丙沙星(CIP)两类常见的抗生素为供试样品,使用高效液相色谱仪(HPLC)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)作为检测手段,以海水和纯水为背景溶液,研究了 PP和PE对SDZ和CIP的吸附行为及机理,并进一步探究吸附过程中的影响因素。(1)在海水和纯水不同背景溶液下,PP和PE对两种抗生素的吸附能力不同,PP或PE对每一种抗生素的吸附量从大到小依次均为:PP-纯水>PE-纯水>PP-海水>PE-海水;抗生素被吸附的强弱也有差异,在海水中磺胺嘧啶被吸附的量远小于纯水中,并且环丙沙星几乎不被吸附,在纯水中环丙沙星被吸附的量大于磺胺嘧啶,在不同介质下抗生素易被吸附的次序为:CIPr纯水>SDZ-纯水>SDZ-海水>CIP-海水。(2)使用等温吸附模型和动力学吸附模型对实验结果进行拟合,Freundlich模型对微塑料的吸附拟合效果均较好,吸附位点具有异质性。海水中PE对SDZ的吸附拟合效果较符合准一级动力学模型,表明吸附的主要方式为扩散;海水中PP对SDZ的吸附、纯水中PP和PE对SDZ及CIP的吸附拟合效果均较符合准二级动力学模型,这说明吸附过程受多个吸附阶段共同控制。(3)使用傅里叶红外光谱仪探究微塑料的吸附机制,对比吸附前后PP、PE红外谱图可知在吸附过程中没有产生新的基团,说明PP、PE在吸附两种抗生素的过程中化学吸附可以忽略不计。将本文研究结论和他人的研究结果相结合,分别从微塑料结构特征和吸附前后变化、抗生素自身的物理化学性质以及背景溶液的不同产生的影响等三个方面进行分析,微塑料对抗生素的吸附主要表现为静电力、氢键、范德华力和疏水作用。
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