固体酸强化水解抗生素生产废水中螺旋霉素的研究

发布时间：2020-07-01 15:23

【摘要】：螺旋霉素(spiramycin)是临床上广泛使用的一类大环内酯类抗生素,在其生产环节会产生大量含高浓度螺旋霉素的废水。针对螺旋霉素生产废水,固体酸水解是一种有效的预理技术,具有高效率、高选择性等特点。本研究以螺旋霉素为目标物,在不同的强化手段下研究固体酸水解螺旋霉素的效能,评价其水解产物的抗菌效价,解析螺旋霉素在酸性环境下的水解机制。最终,评价该预处理技术对实际抗生素废水的处理效果使用氨基磺酸强化杂多酸水解螺旋霉素,优化确定了氨基磺酸的投加量和水解温度。当氨基磺酸投量为0.3 g/L、杂多酸投量为1.0 g/L和温度为35℃时,三种杂多酸与氨基磺酸联合在40 min内均能实现对20 mg/L螺旋霉素的有效水解。硅钨酸与氨基磺酸联合时,螺旋霉素及其抗菌效价的去除率均能达到100%。针对浓度为433 mg/L的螺旋霉素生产废水,当杂多酸投加量为20 g/L和氨基磺酸投加量为6 g/L时,40 min内即可实现螺旋霉素的完全去除和其生物效价显著降低。使用微波强化杂多酸水解螺旋霉素,优选了硅钨酸作为最佳的固体酸。当硅钨酸投加量为1.0 g/L,微波功率为200 W时,在8min时100mg/L螺旋霉素被完全去除,其生物效价去除率达到98%。使用超高效液相色谱飞行时间质谱(UPLC-Q/TOF-MS)进行水解产物鉴定和水解途径解析,结果表明糖苷键断裂导致mycarose、forosamine和mycaminose从螺旋霉素分子结构上脱落。针对浓度为433 mg/L的螺旋霉素生产废水,当微波功率为500 W和硅钨酸投量为10 g/L时,6 min内即可实现螺旋霉素及其效价的完全去除采用不同磺酸化试剂和不同磺酸化方法制备了多种磺酸化生物炭并进行了相关物化表征,H3和X3具有最高的总酸量和-SO3H酸量。在微波加热下,评价了磺化生物炭对螺旋霉素的水解效能。当微波功率为200 W和磺酸化生物炭投量为1.0 g/L时,10 min内H3和X3对40 mg/L螺旋霉素的去除率分别为94%和100%,效价去除率分别为93%和99.5%。本研究系统地探讨了不同方式强化固体酸水解螺旋霉素的效能并评价了水解产物的抗菌效价,解析了螺旋霉素的水解机制为分子结构中糖苷键的断裂导致其药效官能团脱落,从而降低其生物效价。本研究所采用的固体酸能够在短时间内有效地处理高浓度螺旋霉素生产废水,初步建立了用于螺旋霉素生产废水快速高效预处理的技术。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X787
【图文】：

图１．１技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ逡逑

螺旋霉素（ｓｐｉｒａｍｙｃｉｎ）属于１６元环大环内酯抗生素，主要分为由Ｉ、ＩＩ和ＩＩＩ三逡逑种，国外以螺旋霉素Ｉ邋（含量大于８５％）为主，我国以螺旋霉素ＩＩ和ＩＩＩ为主，结构逡逑式如图２．１所示。难溶于水，易溶于乙醇、甲醇以及乙腈等有机溶剂，其水溶液呈弱逡逑碱性，ｐＫａ值为７．９。逡逑Ｏ’逡逑．．．．ＣＨｊ逦Ｒｌ逦Ｒ２邋Ｒｓ逡逑丨｜逦丨逦Ｓｐｉｒａｍｙｃｉｎ邋Ｉ邋Ｈ逦Ｈ邋Ｈ逡逑Ｚ逦么邋Ｈ３（＼逦Ｓｐｉｒａｍｙｃｉｎ邋ＩＩ邋ＣＯＣＨ３邋Ｈ邋Ｈ逡逑｝逦±逦ＳｐｌｒａｍｙｃｉｎＩＩＩＣＯＣ：Ｈ５邋Ｈ邋Ｈ逡逑ＬＸＪ逡逑＊（）Ｒ邋丨逦ＣＨ，逡逑图２．１螺旋霉素分子结构逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｓｐｉｒａｍｙｃｉｎ逡逑螺旋霉素水解实验在１００邋ｍＬ或５００邋ｍＬ烧杯中进行，螺旋霉素溶液的配制方法逡逑为先用甲醇溶解一定量螺旋霉素粉末制备成浓度为１０００ｍｇ／Ｌ的储备液，然后按照实逡逑验设定的浓度将储备液稀释成工作液。按照实验设定的固体酸投加量向溶液中加入固逡逑体酸，按照实验确定的温度设置水浴加热（图２．２（ａ））的温度，设定转速为４００ｒｐｍ，逡逑反应期间用锡箔纸将烧杯盖住。按照实验要求设置微波功率和微波照射时间（图逡逑２．２（ｂ））。每间隔一定时间取样（约１．５邋ｍＬ），样品用０．２２，的水系滤膜过滤后盛于棕逡逑色的液相色谱进样小瓶中，置于－４邋°Ｃ下保存，在２天内使用高效液相色谱（ＨＰＬＣ）测逡逑定样品中螺旋霉素浓度。逡逑ＵＳ逡逑Ｍｍ

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本文编号：2736935