抗生素的大量使用，导致抗生素引起的污染成为一个巨大的挑战，因为它对人类有很大的潜在危害。诺氟沙星作为第三代喹诺酮类抗生素和药物与个人护理用品，被作为人类用药和兽药、水产用药而广泛使用，虽然浓度较低，但生物学效应较为明显。MOF（Metal-Organic Frameworks）金属有机配体化合物因其具有比表面积大、结构可控、孔道可调等特性，被用作前体物，最后采用浸渍法合成CoFe2O4。应用CoFe2O4催化过硫酸氢盐，降解诺氟沙星，采用单一变量法考察了该催化剂的催化活性以及影响诺氟沙星降解效果的环境因素，包括氧化剂浓度、催化剂浓度、初始pH、反应温度，并初步探讨了其反应机制。最终实现了降解反应条件的优化，以期为实现降解环境中的诺氟沙星提供解决的方案和思路。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1实验部分2
1.1试剂 2
1.2 催化剂的制备 3
1.3 降解实验 3
1.4 分析方法 3
2 结果与分析3
2.1 CoFe2O4纳米颗粒催化活性的验证3
2.2 PMS浓度对诺氟沙星降解的影响4
2.3 CoFe2O4浓度对诺氟沙星降解的影响5
2.4 初始pH对诺氟沙星降解的影响 6
2.5 反应温度对诺氟沙星降解的影响7
2.6 自由基的鉴定9
2.7 催化剂的稳定性10
3 结论10
致谢10
参考文献11
MOF合成CoFe2O4活化过硫酸氢盐降解诺氟沙星的研究
引言
随着中国社会的进步与发展，抗生素类药物也得到了长足的发展，不仅产量逐年增加，而且种类繁多。诺氟沙星是第三代氟喹诺酮类抗生素的代表之一（还有恩诺沙星、环丙沙星等），在医学上被广泛应用于人类和兽类等因敏感菌所引起的多种感染[12]。氟喹诺酮类抗生素因其组织穿透力强、低毒、药物耐受性高和半衰期长而被大量使用[3]。据统计，大多数氟喹诺酮类抗生素只有不到25%在体内代谢，剩下的就通过排泄物进入环境，渗透到地下水层。此外， *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
包含着诺氟沙星的工业废水也被排放到环境中。随着诺氟沙星人体临床和养殖业中的大量使用，导致其不可避免地进入了环境之中，环境中诺氟沙星不但会杀死一些菌群导致生态失衡，而且也会使菌群产生抗药性，对环境以及人体都会产生危害[4]。由此可见，需要找到降低环境中的诺氟沙星的有效方法。
目前，已有很多研究方法被应用到去除环境中诺氟沙星，比如物理法中的混凝絮凝，但其去除效果较差；还有物理化学法，比如吸附，但是这涉及到吸附剂的筛选和解剂的应用，其中可能应用到大量的有机溶剂，从而会造成二次污染；还有生物法，尽管已有诺氟沙星的降解菌产生，但其工程化应用还有待发展，这主要因为污水中的其它污染物可能会对诺氟沙星降解菌产生影响，又或者降解菌不能成为优势菌种。近几十年来，快速发展的化学法中的高级氧化工艺（AOPs）[5]受到了越来越多研究者的注意。从芬顿法降解污染物到类芬顿工艺，由于其中用的氧化剂H2O2费用昂贵，且会产生大量的铁泥，研究者们又将目光投向了臭氧氧化和光催化氧化，臭氧氧化工艺中的氧化剂臭氧氧化还原电势能达到2.08V，可以取得较好的氧化降解效果，TiO2是典型的光催化氧化剂，常被应用到污染物的去除中。硫酸根自由基（标准氧化还原电势为2.5V3.1V）相比羟基自由基（标准氧化还原电势为2.8V）有较高的标准氧化还原电势[6]，并且其适应的pH范围较宽（311）以及较长的存在寿命和量子产率，而获得了广泛的关注。
SO4 需要通过外在的环境条件活化过一硫酸氢盐（PMS）和过二硫酸盐(PS)产生，比如热活化、光催化、催化剂催化、辐射等方法。过渡金属由于具有优越的活化效果通常被用于催化氧化剂降解污染物，其中二价钴和其它过渡金属相比,对PMS的催化活性更强。但是，因为离子态的钴不能回收，会随水排入环境中。继而有研究开发出了非均相的钴催化体系，并证实了Co3O4可以作为一种有效活化PMS降解有机污染物的潜在能力，但非均相体系中的固态的金属氧化物因为其回收需要离心、洗涤、干燥等繁琐的工序而限制了其使用。因而，合成具有可回收、方便重复利用的催化剂迫在眉睫。有研究报道了钴铁氧体作为催化剂的催化活化氧化剂降解污染物的表现，由于具有铁磁性，而可以通过外加磁场进行分离并回收，并且合成的CoFe2O4 为纳米粒级，拥有较大的表面积和环境友好性，同时，钴的溶出可以通过钴和铁原子间很强的金属键控制。有研究证实在CoFe2O4 作催化剂的催化反应中存在Co2+—Co3+—Co2+ 的氧化还原循环过程，实现了钴的有效态Co2+的再生，更加证实了CoFe2O4 可以作为一种高效且易回收的催化剂，可以应用到污染水体的治理中。纳米颗粒制备的方法可分为气相法、固相法和液相法三类。目前铁氧体纳米颗粒的制备方法有很多种，如高能机械研磨法、自蔓延燃烧合成法、化学共沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法和水热法。高能机械研磨法工艺相对简单，但是耗能较大，晶粒易掺入杂质，晶粒不够完整，分散性不好；自蔓延燃烧合成法优点很多，但是制备条件苛刻，设备要求很高，难以形成多组元纳米级粉末；化学共沉淀法的沉淀物通常为胶状，水洗、过滤较为困难，具有一定的局限性；溶胶凝胶法不易使颗粒团聚，工艺条件不受控制，成本高而且对身体有害；微乳液法工艺操作难控制，消耗的试剂量很大，且成本高。
合成CoFe2O4的方法主要有共沉淀法、水热法、灼烧法等，不同的合成方法，可能对产物的组成成分、晶体结构、形貌和表面性质（元素价态）等产生影响。因此，可以合理地猜测这些变化可能会带来不同的催化性质，这些值得做进一步的研究分析。
本试验通过MOF法结合浸渍法合成了CoFe2O4 ，并用它来活化PMS。一个典型的氟喹诺酮类药物诺氟沙星由于其耐氧化性和环境中普遍存在而做为一个模式污染物。
本研究通过研究MOF合成的CoFe2O4活化过硫酸氢盐降解诺氟沙星，对PMS的剂量、催化剂的剂量、初始pH、反应温度、自由基等影响因素进行探索，研究诺氟沙星降解的机理。
1 实验部分
1．1 试剂
诺氟沙星、分子质量319.3；二甲基甲酰胺、对苯二甲酸、乙醇、叔丁醇、乙酰丙酮铁、HCl、NaOH、Co（NO3）2 6H2O、三氟乙酸均为分析纯；甲醇、乙腈为色谱纯。实验所用水为实验室制备的超纯水。
诺氟沙星的结构式如下：


图1 诺氟沙星的化学结构式

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