过氧乙酸氧化磺胺甲恶唑及磺胺类药物：反应动力学和机理

作者：陈琦; 丁耀彬^*

来源：环境科学学报, 2022, 42(12): 30-38.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2022.0162

• 过氧乙酸(PAA)
• 磺胺类药物
• 磺胺甲恶唑(SMX)
• 氧化
• 反应机理
• 干扰离子

磺胺类抗生素的大量使用和持续排放导致的水环境污染问题已经引起了国内外的广泛关注.因此，开发一种高效、低成本处理水中磺胺类药物抗生素的方法具有重要意义.本文考察了过氧乙酸(PAA)氧化磺胺类药物的性能，研究了PAA与磺胺甲恶唑(SMX)反应的动力学，阐明了SMX的降解途径.结果表明：在pH=7条件下，10 mmol·L-1 PAA可在240 min内完全降解20μmol·L-1的SMX，该反应速率常数k值为0.018min-1，是过氧化氢的360倍；相对于分子态的SMX，以阴离子形式存在的SMX(SMX-)更容易被PAA氧化；增加PAA浓度可有效促进SMX的氧化降解；加入过量甲醇(甲醇与PAA的浓度比分别为20和100),SMX的降解率未明显降低，表明SMZ的降解主要是PAA氧化所致，自由基在其中的贡献很小.通过液相色谱-质谱联用技术对SMZ的降解产物进行分析，发现PAA氧化SMX的位点为SMX分子中苯环上的氨基和五环杂环上的甲基；PAA氧化也对其它的磺胺类药物有效，如磺胺二甲恶唑(SMOX)、磺胺噻唑(STZ)、磺胺吡啶(SPY)和磺胺甲基嘧啶(SMR).Br-的存在促进了PAA对SMX的氧化，I-存在下在反应初期加快了SMX的氧化降解，而HCO3-、Cl-和腐殖酸的存在则显示出抑制效果.同时，在实际环境水样(南湖水和长江水)中，PAA依然能有效氧化降解SMX，表明PAA具有应用于天然水体中磺胺类药物的氧化消除的潜力.

• 单位
  中南民族大学