摘要
磺胺类药物（SAs）是应用最广泛的抗生素之一，其在环境中的残留可能会导致一些负面的环境问题，高级氧化技术则是降解磺胺类物质的有效方法。本文首先对四氧化三铁（Fe3O4）/过硫酸盐（PDS）高级氧化体系进行了研究，通过优化PDS浓度和pH值后，对于水体中8种磺胺类有机物的降解率达到了95.8%-99.7%，其中包括磺胺索嘧啶（SMD）、酞磺胺噻唑（PST）、磺胺对甲氧嘧啶（SME）、磺胺甲氧哒嗪（SMP）、磺胺异恶唑（SIX）、磺胺间甲氧嘧啶（SMM）、磺胺氯哒嗪（SCP）、磺胺二甲氧嘧啶（SDM）。 在氧化过程中，发现虽然目标物的浓度降低，但并未被完全矿化，相应生成了大量未知的氧化产物，这就对环境健康风险带来了不确定性。对这些氧化产物进行分析鉴定是进一步了解其毒性及环境影响的前提条件。因此，本论文选择了未被报道过的磺胺对甲氧嘧啶（SME）作为代表性有机物来进行研究，并鉴定其氧化产物。通过液相色谱-高分辨串联质谱法（LC-HRMS/MS），共鉴定出10种新的氧化产物，其中2-氨基-5-甲氧基嘧啶（AMP）被其标准品所验证。对SME高级氧化过程的研究表明，大多数氧化产物并不稳定，降解路径也是非常复杂的，涉及多种反应同时发生，例如氨基氧化，SO2的丢失，及交叉反应。 为研究在不同体系中的氧化降解过程，本研究中搭建了以MoS2@SiO2材料作为助催化剂的连续式固定床反应器（MoS2@SiO2/FeSO4/PDS）对SME进行高级氧化降解。在该体系中，MoS2可促进Fe3+和Fe2+的转化，提升了铁源的利用效率并促进氧化过程。通过优化FeSO4浓度、PDS浓度、pH值和流速后，该体系对于SME的降解率达到了99.7%，总有机碳（TOC）的去除率达到了60.4%。对于在MoS2@SiO2/FeSO4/PDS体系中的氧化产物进行了鉴定，与Fe3O4/PDS体系相比，发现已鉴定的氧化产物中有7种相同，分别为OP-126、OP-217、OP-282、OP-311、OP-297a（原OP-297）、OP-233和OP-247a。并发现了4种不同的产物，分别为OP-297b、OP-247c、OP-127和OP-327。对比两种体系，SME主要的氧化方式为S-N的断裂和SO2的丢失，最主要的氧化产物为OP-126即AMP。所发现的氧化产物大概分为三类：1）直接由母体断裂产生；2）由母体的官能团转化得到；3）来自多种交叉反应。最后根据所鉴定的产物，绘制了较为完整的SME降解路径图。虽然大多数氧化产物由于缺乏标准品而未得到验证，但本论文中对于产物的研究可有助于评估高级氧化反应对含SAs废水的处理性能。
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