齐刘海男
第34卷第23期农业工程学报V ol.34 No.23
娉娉袅袅十三余
2018年12月Transactions of the Chine Society of Agricultural Engineering Dec. 2018 193 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
豪华的近义词王攀攀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）
摘要：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（P<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（P>0.05）。当pH值为10时，3种抗生素的平均降解率最大为89.88%。
收益计算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。
关键词：沼气；抗生素；光催化；沼液；降解；动力学女人面部痣相最准图
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.23.024穿越球
中图分类号：X713 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2018)-23-0193-06
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[J]. 农业工程学报，2018，34(23)：193－198. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.23.024
Wang Panpan, Yuan Qiaoxia, Zhou Wenbing. Study on photocatalytic degradation and reaction kinetics of tetracycline antibiotics in biogas slurry [J]. Transactions of the Chine Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(23): 193－198. (in Chine with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.23.024
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[7]对嘉兴市10家大型规模化养猪场开展了沼液水质调查，发现所有猪场沼液中四环素类抗生素（四环素、土霉素、金霉素）含量最高，占总抗生素浓度的91% ，分别达到43、994、228 μg/L。残留在沼液中较高浓度的抗生素若不经过降解排入环境后，可能会使一些微生物产生抗性基因，而这些抗性基因可以在环境中传递，从而使某些致病菌对药物产生抗性，进而会对生态系统及人类健康造成更大的威胁[8-9]。目前抗生素的去除方法主要有：光降解、水解、氧化降解、污泥吸附、生物降解等[10-11]。其中，光催化降解技术采用TiO2作为光催化剂，具有高催化活性、高化学稳定性强、成
收稿日期：2018-09-27 修订日期：2018-10-30
基金项目：国家重点研发计划专项课题（2017YFD0800804）。
作者简介：王攀攀，博士生，主要从事农业生物环境与能源工程方面研究。Email：。
阳光头像
※通信作者：袁巧霞，教授，博士生导师，主要从事农业生物环境与能源工程方面研究。Email：qxy
uan@mail.。本低、产物毒性小等优点，成为一种很有前景的污染物降解方法[10, 12-13]。Reyes等[14]采用短波紫外灯、日光灯、长波紫外灯在有/无催化剂TiO2的条件下，照射四环素，探究光源及催化剂对四环素的光降解特性发现，在无催化剂条件下，四环素几乎没有降解，而在0.5 g/L的TiO2存在下观察到四环素快速降解。当使用短波紫外灯、日光灯和长波紫外灯照射四环素时，发现四环素分别在10、20和120 min后降解了近50%。Zhu等[15]采用紫外线在纳米TiO2催化条件下照射四环素溶液，照射60 min后，四环素降解率达到95%。光催化降解抗生素在污水处理等方面研究较为深入，但针对沼液中的抗生素光降解研究较少，本研究的目的是探讨光催化降解沼液中的四环素类抗生素的可行性，确定光催化的最适光源、pH值等关键参数，比较光催化方法对不同浓度抗生素的降解效果，提高光催化降解效率。
心理健康基本知识
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 沼 液
试验沼液取自于湖北省鄂州市某沼气工程厌氧发酵后的沼液，该沼气工程以猪粪为主要原料，配合添加少量的生活污水，在35 ℃下中温发酵。试验前，将沼液在离心机（TSZ5-WS型低速多管架自动平衡离心机，湖南湘仪离心机仪器有限公司）中以 4 000 r /min 离心10 min，然后取上清液进行试验和
测试。离心后的沼液基本理化性质如表1所示。
