伽玛辐射降解土霉素的降解机理与路径的研究

发布时间：2017-07-04 08:11

  本文关键词：伽玛辐射降解土霉素的降解机理与路径的研究

  更多相关文章： 土霉素 辐射降解 量化计算 降解机理 降解路径

【摘要】：抗生素的广泛使用给人类的生活和生产带来了诸多好处,但它的滥用也造成了环境污染问题。伽玛辐照是一种新兴的高级氧化技术,本文研究了其对土霉素(Oxytetracycline,OTC)的辐照降解。探索了伽玛辐照降解土霉素的影响因素,辐照降解后的产物检测,伽玛辐照降解机理和土霉素的辐照降解路径。伽玛辐照降解机理和路径的明确,能为探索更高效的降解土霉素方法提供理论依据。伽玛辐照能有效降解水溶液中的土霉素。在p H=7、辐照剂量为4k Gy条件下,10mg/L土霉素溶液的降解率达到了95.6%。辐照降解率与溶液的初始浓度(C0)、溶液p H,伽玛辐照剂量(Dose)有关。溶液初始浓度越高,辐照降解效率越低;溶液的降解效率随溶液p H值升高而逐渐降低;伽玛辐照剂量越大,土霉素的降解效率则越高。伽玛辐照后的土霉素样品用LC-ESI-MS检测,发现存在多个降解产物。保留时间分别在19.35min、18.84min、21.45min、30.05min、23.06min和22.38min。质谱扫描发现母离子峰的质荷比(M/Z)为461、447、433、279、443和218。进一步根据质谱图像得到,M/Z461为土霉素本身;M/Z447为土霉素分子脱去一个甲基的质谱结果;M/Z433为土霉素分子脱去两个甲基的检测结果;M/Z279为M/Z433物质进一步脱去M(154)的结果;M/Z218为二元稠环结构,由土霉素分子的开环降解导致,其结构中含有酯基结构。量子化学计算软件Gaussian 03优化土霉素分子及其可能降解产物构型。计算结果得到NPA电荷、原子键级、Wiberg键级和能量等性质。根据计算得到的物质性质推断,土霉素分子及降解产物易受伽玛辐照产生的自由基攻击。土霉素分子中四元稠环上的官能团易受攻击而发生降解。分子中多处碳环与碳环连接处的化学键不稳定,易发生断裂。详细分析了土霉素分子及降解产物在降解时的电子转移过程,根据质谱检测结果和量化计算数据发现分子内原子的结构重排过程。提出土霉素辐照降解的两条主要路径,一条为M/Z461→M/Z447→M/Z433到M/Z279;另一条为M/Z461→M/Z443(a)?M/Z443(b)到M/Z218。
【关键词】：土霉素 辐射降解 量化计算 降解机理 降解路径
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X505
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 研究背景10-19
• 1.1.1 抗生素发展10-12
• 1.1.2 抗生素污染12-17
• 1.1.3 抗生素污染的危害17-19
• 1.2 伽玛辐照概况19-20
• 1.2.1 伽玛辐照降解污染物的机理简介19
• 1.2.2 伽玛辐照的国内外研究进展19-20
• 1.3 量子化学计算理论概况20-22
• 1.3.1 量子化学计算理论20-21
• 1.3.2 Gaussian软件简介21
• 1.3.3 量子化学理论计算的研究进展21-22
• 1.4 选题目的和意义22-23
• 1.5 本文研究的主要内容23-25
• 第二章 伽玛辐照降解土霉素的影响因素25-31
• 2.1 引言25-26
• 2.2 实验药品、试剂与设备26-27
• 2.3 实验方法27
• 2.3.1 土霉素样品的制备27
• 2.3.2 土霉素溶液的60Co伽玛射线辐照实验27
• 2.3.3 紫外-可见分光光度计检测辐照样品27
• 2.3.4 辐照降解率的计算27
• 2.4 结果与讨论27-30
• 2.4.1 OTC初始浓度对伽玛辐照降解效率的影响27-28
• 2.4.2 土霉素溶液pH对伽玛辐照降解效率的影响28-29
• 2.4.3 伽玛辐照剂量对伽玛辐照降解效率的影响29-30
• 2.5 小结30-31
• 第三章土霉素及其降解产物的检测与分析31-40
• 3.1 引言31-32
• 3.2 实验药品、试剂与设备32
• 3.3 实验过程32
• 3.3.1 样品的制备与辐照32
• 3.3.2 样品的检测32
• 3.4 结果与讨论32-39
• 3.5 小结39-40
• 第四章 量子化学方法计算土霉素及其降解产物40-49
• 4.1 引言40-41
• 4.2 计算方法41
• 4.3 结果与讨论41-48
• 4.3.1 土霉素分子计算结果41-43
• 4.3.2 M/Z=433 物质分子计算结果43-45
• 4.3.3 M/Z=443(a)物质分子计算结果45-46
• 4.3.4 M/Z=443(b)物质分子计算结果46-48
• 4.4 小结48-49
• 第五章 土霉素的辐射降解机理与降解路径49-58
• 5.1 引言49-50
• 5.2 分析过程50-54
• 5.2.1 土霉素分子辐射降解机理50-51
• 5.2.2 M/Z=443 物质辐射降解机理51-52
• 5.2.3 M/Z=433 物质辐射降解机理52-54
• 5.3 降解路径54-57
• 5.3.1 辐照降解路径一54-55
• 5.3.2 辐照降解路径二55-57
• 5.4 小结57-58
• 第六章 总结与展望58-61
• 6.1 全文总结58-59
• 6.2 思考与展望59-61
• 参考文献61-68
• 致谢68-69
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文69

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本文编号：516998