矿物材料去除水中抗生素的研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0548

摘要/Abstract

摘要：

近年来，水中新兴污染物引发的环境问题越来越受到人们的重视。抗生素属于新兴污染物之一，其难降解、用量大且无法被完全吸收利用。残留的抗生素排放到水环境中逐渐积累，给生态环境造成不良影响。矿物材料具有成本低、处理工艺简单等优点，被广泛用于去除水中的抗生素。对抗生素在环境中的危害进行介绍，描述了抗生素进入不同水环境的方式，同时对黏土、金属矿物及其他矿物材料去除水中抗生素的方法进行总结，并对不同材料的去除能力进行比较。黏土矿物的吸附作用、Fenton反应以及光催化反应均能有效去除水中的抗生素。在实际应用中，应根据抗生素的含量选择合适的处理方法，并注意不同工艺之间的相互配合。

关键词: 抗生素, 矿物材料, 新兴污染物, 水处理

Abstract:

In recent years， environmental problems caused by emerging pollutants in water have attracted increasing attention. As one of the emerging contaminants，antibiotics are difficult to degrade， in large amounts， and cannot be fully absorbed and utilized. Residual antibiotics are discharged into the environment and gradually accumulate， causing adverse effects on the ecological environment. Mineral materials are widely used to remove antibiotics from water because of their low cost and simple treatment process. The hazards of antibiotics in the environment， and the ways in which antibiotics enter different water environments were described. The removal of antibiotics from water by clay， metallic minerals and other mineral materials were summarized and the removal capacities of different materials were compared. It was found that the adsorption of clay minerals， Fenton reaction and photocatalytic reaction could effectively remove antibiotics from water. In practical application， appropriate methods should be selected according to the content of antibiotics，and attention should be paid to the cooperation between different processes.

Key words: antibiotics, mineral material, emerging contaminants, water treatment

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I4/30

图/表 7

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76	WU Suqing， LI Xueyan， TIAN Yanqin，et al. Excellent photocatalytic degradation of tetracycline over black anatase⁃TiO₂ under visible light［J］. Chemical Engineering Journal，2021，406：126747. doi:10.1016/j.cej.2020.126747
77	ZHANG Xin， DENG Honghu， ZHANG Guoquan，et al. Natural bornite as an efficient and cost⁃effective persulfate activator for degradation of tetracycline：Performance and mechanism［J］. Chemical Engineering Journal，2020，381：122717. doi:10.1016/j.cej.2019.122717
78	FUJISHIMA A， HONDA K. Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode［J］. Nature，1972，238（5358）：37-38. doi:10.1038/238037a0
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81	GULER U A， SARIOGLU M. Removal of tetracycline from wastewater using pumice stone：Equilibrium，kinetic and thermodynamic studies［J］. Journal of Environmental Health Science & Engineering，2014，12：79. doi:10.1186/2052-336x-12-79
82	殷丹阳，史静，许正文，等. 电气石吸附喹诺酮类抗生素的吸附特性研究［C］. 第十三届全国水处理化学大会暨海峡两岸水处理化学研讨会，2016.
83	LI Guoting， FENG Yanmin， ZHU Weiyong，et al. Enhanced adsorptive performance of tetracycline antibiotics on lanthanum modified diatomite［J］. Korean Journal of Chemical Engineering，2015，32（10）：2109-2115. doi:10.1007/s11814-015-0058-2
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86	LI Yuan， WANG Xuejiang， LI Jing，et al. Effects of struvite⁃humic acid loaded biochar/bentonite composite amendment on Zn（II） and antibiotic resistance genes in manure⁃soil［J］. Chemical Engineering Journal，2019，375：122013. doi:10.1016/j.cej.2019.122013
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	WU Shasha. Effests of dissolved humic acid on sorption of norfloxacin onto typical clay minerals［D］. Beijing：China University of Geosciences，2014.

项目	改性剂或方法	可吸附的抗生素	最大吸附容量/（mg·g^-1）	文献
蒙脱石	Na⁺改性	土霉素（OTC）	213.6	〔28〕
	Ca²⁺改性	环丙沙星（CIP）	330.0	〔29〕
	阳离子表面活性剂	阿莫西林（AMX）	339.4	〔30〕
	阳离子表面活性剂	磺胺甲噁唑（SMX）	246.4	〔30〕
	聚氧乙烯20油醚	甲氧苄啶（TRI）	119.9	〔30〕
	Ca²⁺改性	萘啶酸（NA）	24.0	〔19〕
	双十二烷基二甲基溴化铵	青霉素G（PEN-G）	23.0	〔31〕
蛭石	十二烷基二甲基甜菜碱	盐酸四环素（TC）	39.8	〔20〕
	磷脂酰胆碱	OTC	24.0	〔32〕
	磷脂酰胆碱	CIP	23.5	〔32〕
	表面活性剂	SMX	63.1	〔33〕
伊利石	—	TC	32.0	〔34〕
伊利石	—	CIP	33.0	〔35〕
埃洛石	—	OTC	52.4	〔36〕
埃洛石	—	CIP	21.7	〔37〕
海泡石	—	马波沙星（MAR）	132.0	〔38〕
	—	恩诺沙星（ENR）	112.0	〔38〕
	十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠	OTC	41.3	〔39〕
	—	TC	250.0	〔40〕
坡缕石	—	氯四环素（CTC）	329.8	〔41〕
	—	OTC	207.5	〔41〕
	十六烷基三甲基溴化铵	TC	114.6	〔42〕
	十六烷基三甲基溴化铵	CTC	198.2	〔42〕
	硅酸锌杂化	TC	337.0	〔43〕
	硅酸锌杂化	金霉素（AMC）	384.0	〔43〕
	Fe³⁺改性	OTC	69.9	〔44〕
	酸改性	AMX	65.6	〔45〕
	酸改性	氨苄青霉素（AMP）	57.1	〔45〕

项目	改性剂或方法	可吸附的抗生素	最大吸附容量/（mg·g^-1）	文献
蒙脱石	Na⁺改性	土霉素（OTC）	213.6	〔28〕
	Ca²⁺改性	环丙沙星（CIP）	330.0	〔29〕
	阳离子表面活性剂	阿莫西林（AMX）	339.4	〔30〕
	阳离子表面活性剂	磺胺甲噁唑（SMX）	246.4	〔30〕
	聚氧乙烯20油醚	甲氧苄啶（TRI）	119.9	〔30〕
	Ca²⁺改性	萘啶酸（NA）	24.0	〔19〕
	双十二烷基二甲基溴化铵	青霉素G（PEN-G）	23.0	〔31〕
蛭石	十二烷基二甲基甜菜碱	盐酸四环素（TC）	39.8	〔20〕
	磷脂酰胆碱	OTC	24.0	〔32〕
	磷脂酰胆碱	CIP	23.5	〔32〕
	表面活性剂	SMX	63.1	〔33〕
伊利石	—	TC	32.0	〔34〕
伊利石	—	CIP	33.0	〔35〕
埃洛石	—	OTC	52.4	〔36〕
埃洛石	—	CIP	21.7	〔37〕
海泡石	—	马波沙星（MAR）	132.0	〔38〕
	—	恩诺沙星（ENR）	112.0	〔38〕
	十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠	OTC	41.3	〔39〕
	—	TC	250.0	〔40〕
坡缕石	—	氯四环素（CTC）	329.8	〔41〕
	—	OTC	207.5	〔41〕
	十六烷基三甲基溴化铵	TC	114.6	〔42〕
	十六烷基三甲基溴化铵	CTC	198.2	〔42〕
	硅酸锌杂化	TC	337.0	〔43〕
	硅酸锌杂化	金霉素（AMC）	384.0	〔43〕
	Fe³⁺改性	OTC	69.9	〔44〕
	酸改性	AMX	65.6	〔45〕
	酸改性	氨苄青霉素（AMP）	57.1	〔45〕

项目	处理工艺	抗生素	质量浓度/（mg·L^-1）	矿化能力/%	文献
黄铜矿	EF	TC	89.0	98.0	〔64〕
黄铜矿	HPEF	CEFX	50.0	92.0	〔65〕
黄铁矿	EF	SMT	55.7	95.0	〔68〕
	EF	LEVO	83.6	95.0	〔69〕
	HPEF	TAP	50.0	85.0	〔66〕
	F-l	TC	50.0	85.0	〔70〕
	催化氧化	TC	50.0	46.1	〔71〕
针铁矿	F-l	SMX	20.0	27.0	〔72〕
	F-l	NOFX	10.0	27.4	〔73〕
	F-l	OFX	20.0	44.8	〔26〕
	催化臭氧化	SSZ	10.0	56.7	〔74〕
钛铁矿	光催化	SFZ	10.0	35.0	〔75〕
钛铁矿	CWPO-光辅助	SFZ	10.0	85.0	〔75〕
锐钛矿	光催化	TC	10.0	29.6	〔76〕
斑铜矿	催化氧化	TC	150.0	48.7	〔77〕

项目	处理工艺	抗生素	质量浓度/（mg·L^-1）	矿化能力/%	文献
黄铜矿	EF	TC	89.0	98.0	〔64〕
黄铜矿	HPEF	CEFX	50.0	92.0	〔65〕
黄铁矿	EF	SMT	55.7	95.0	〔68〕
	EF	LEVO	83.6	95.0	〔69〕
	HPEF	TAP	50.0	85.0	〔66〕
	F-l	TC	50.0	85.0	〔70〕
	催化氧化	TC	50.0	46.1	〔71〕
针铁矿	F-l	SMX	20.0	27.0	〔72〕
	F-l	NOFX	10.0	27.4	〔73〕
	F-l	OFX	20.0	44.8	〔26〕
	催化臭氧化	SSZ	10.0	56.7	〔74〕
钛铁矿	光催化	SFZ	10.0	35.0	〔75〕
钛铁矿	CWPO-光辅助	SFZ	10.0	85.0	〔75〕
锐钛矿	光催化	TC	10.0	29.6	〔76〕
斑铜矿	催化氧化	TC	150.0	48.7	〔77〕

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