光催化降解沼液中四环素类抗生素效果及反应动力学研究

王攀攀，袁巧霞，周文兵



光催化降解沼液中四环素类抗生素效果及反应动力学研究

王攀攀1，袁巧霞1※，周文兵2

（1. 华中农业大学工学院，武汉 430070；2. 华中农业大学资源与环境学院生态与环境工程研究室，武汉 430070）

该文采用光催化降解途径探究沼液中四环素类抗生素降解的最佳光源、pH值以及光催化对不同初始质量浓度抗生素的降解效果，同时进行不同初始浓度、pH值条件下抗生素光催化降解动力学研究。结果表明：不同光源对四环素类抗生素的降解效果为：高压汞灯>紫外消毒灯>长弧氙灯>无光。高压汞灯催化2 h后，四环素、土霉素、金霉素的降解率分别达到91.68%、85.58%、81.18%。四环素类抗生素的初始质量浓度越低，光催化效果越好。四环素、土霉素、金霉素初始质量浓度为5 mg/L时，其降解率最高可达94.80%、88.35%和95.39%，沼液初始pH值对四环素、金霉素的降解率影响存在显著性差异（<0.05）。当pH值为6时，四环素的降解率最大为96.16%，反应速率常数为1.597 1 h-1，半衰期为0.355 3 h；当pH值为10时，金霉素的降解率最大为90.47%，反应速率常数为1.084 4 h-1，半衰期为0.338 3 h。沼液初始pH值对土霉素的降解率影响无显著差异（>0.05）。当pH值为10时，3种抗生素的平均降解率最大为89.88%。采用高压汞灯在沼液初始pH值为10时，催化降解5 mg/L四环素类抗生素效果最佳。

沼气；抗生素；光催化；沼液；降解；动力学

0 引 言

抗生素作为杀菌性药物，被广泛用于畜牧业，以预防动物疾病和治疗病畜[1]。随着中国畜禽养殖业的快速发展，兽用抗生素的用量不断增加[2]。2013年中国抗生素的年使用量约为16.2万t，其中52%用于牲畜[1]，四环素类抗生素在中国及世界畜禽养殖业中的生产量与实际使用量均为最大[3]。大量的抗生素在动物体内很难被完全吸收代谢，随粪尿排出体外[4-5]，并通过厌氧消化残留在沼液中[6]。卫丹等……