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探索科学杂志

主管：中华人民共和国工业和信息化部

主办：电子工业出版社 

出版：电子工业出版社

国内刊号：CN10-1148/N

国际刊号：ISSN 2095-588X

邮发代号：82-213

社长：王传臣

总编：刘九如

执行主编：来春丽 

策划总监：王   涛 

编辑部：谢   田、弓   篇

学术部：王   禹

科技部：刘蕊平

地址：北京市万寿路南口全家村288号华信大厦

电话：13716576588

QQ：1980291414

投稿邮箱：tskxzz@qq.com


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原料药物吉非罗齐在热活化过硫酸盐体系中的降解机制的探究

邱祥凯

浙江精进药业有限公司  浙江省台州市 318020

摘要: 本研究以吉非罗齐( GEM) 为目标污染物，使用热活化过硫酸盐体系进行降解，探索其具体的反应机制。结果表明，GEM 的降解是按照准一级反应动力学规律进行的，同时初始溶度和反应温度的升高，对于降解速度有提升作用，另外还发现在酸性和中性条件下的降解效果要高于碱性。

关键词：吉非罗齐；硫酸盐体系；降解机制

1、引言

新时期，人们更加重视污染问题。由于水污染将会对人们的生活、工作产生不同程度的影响，因此个人护理用品、洗漱用品以及药物这种新的污染物逐渐被社会人士所重视，特别是药物，复杂的分子结构，具有难以降解的特点，即便是专业的污水处理厂也难以将其清理，以至于随着时间的积累在自然水源中不断地累积。以吉非罗齐为例，作为常见的贝特类降血脂的药品经常用来降低我们人体内的甘油三酯和我们的总胆固醇水平，是临床上常用药物。不过因为污水处理厂降解功能不彻底，其作为污染品频繁被检测出来，尽管其毒性目前未被证实有多高的水平，但是对于水里的动植物生命周期会有很大影响，所以怎样处理其给水质产生的影响需要我们密切关注[1]。

2、资料与方法

2.1实验材料

本次实验选择的材料如下述列表所示。

表1 实验选择的材料分析

材料名称

规格

来源

吉非罗齐

含量≥99.0%

浙江精进药业有限公司

硫酸钠

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

乙腈

色谱纯

/

硫酸

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

硫代硫酸钠

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

碳酸氢钠

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

氢氧化钠

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

腐植酸

含量（干基）≥60.0% 细度：80目

盛大生物发展有限公司

高效液相色谱

岛津

Shimadzu

超纯水

电阻率15-18MΩ.cm

浙江精进药业有限公司

2.2试验方法
先用乙腈进行配置了9.9986 mmol/L的GEM溶液，并存放在棕色容量瓶中，将之放在4±0.2 ℃的冰箱恒温保存，防止因为见光高温发挥变质等。每次实验均使用1.0ml，准确快速无污染的进行提取使用，将其放在250ml的容量瓶，进行特殊工艺吹干后，用超纯水定容得到39.99 μmol/L的 GEM 反应液。在GEM溶液中抽取100ml，加入到事先准备好的250ml的锥形瓶子中，分别用1.0%的氢氧化钠和硫酸调节器PH值后放置在恒温的水装置里面，等到适合反应的温度以后，加入Na2S2O8进行反应，在此之后，每隔12分钟取出1毫升样品，然后加入1毫升浓度为100 mmol/L的Na2 S2 O3将反应压灭，在结束的反应里面检测其浓度，选择HPLC方法进行。在测量的时候每个时间点的测量均至少重复三次，取3次的平均值作为结果使用，在这个反应中，不同浓度的硫酸盐、温度、PH值等均会影响GEM的降解状况。

2.3分析方法

分析测量均采用仪器进行，比如GEM的测量采用高效液相色谱，还包括在测量过程中使用的高效液相inertsil –ODS-3色谱柱，最小显示精度 1μg（BM-20）高精度分析天平等[2]。

3结果

3.1  GEM降解速率随过硫酸盐浓度变化而变化，后者浓度增加时，其降解速率变快。在浓度为0.4993 mmol/L时，降解速率为42.31%/h，在浓度上升,2.8-3.0 mmol/L时，降解速率为98.43%/h。

3.2  GEM的降解速率常数会随温度升高而变大。试验证实在40℃时，GEM 的降解速率常数为0.00161/min，而在70 ℃时，降解速率常数为 0.1372/min，几乎增长了85倍。

3.3  GEM降解速率随pH变化而变化，主要表现在 pH 从5.2升高到10.1期间，降解速率逐渐降低。

4讨论

4.1过硫酸盐初始浓度对 GEM 降解的影响[3]
研究表明GEM的降解速率随着过硫酸盐的浓度变化而变化，后者浓度上升时，降解速率变快。在浓度为0.4993 mmol/L时，降解速率为42.31%/h；在浓度上升到2.8-3.0 mmol/L时，降解速率为98.43%/h。这是因为过硫酸盐在反应的过程中会影响硫酸根的平衡浓度，当反应中的过硫酸盐的浓度增高时，就会增加在反应体系中的氧化物的种类，这样就会加速反应的发生。

4.2温度对 GEM 降解的影响
本研究表明GEM的降解速率常数会随温度升高-变大。研究证实在40℃时，GEM 的降解速率常数为0.00161/min，而当温度升高到70 ℃时，同种反应条件下降解速率常数为 0.1372/min，几乎增长了85倍。因为在随着反应温度的不断增加，过硫酸盐的分解速度会变快很多，变快的分解速度会导致反应体系中的硫酸根变多，进而变成溶液中的自由基浓度增多，使GEM的降解速率变快，进而降解速率常数变大。

4.3  pH 对 GEM 降解的影响[2]
GEM降解速率随pH变化而变化，主要表现在 pH 从5.2升高到10.1期间，降解速率逐渐降低。这在一定程度上表明，相比于碱性的反应环境，中性和酸性环境更容易进行GEM的降解反应，这也为降解反应条件的制定奠定了依据。

 

5、结语

研究发现热活化硫酸盐体系可降解水中存在的GEM,进而减少对人体的伤害；在降解的过程中，如果增加硫酸盐的初始分度和增加降解过程中的温度，均可显著地提高GEM的降解速度，因为水中存在的HA和HCO－3可以对降解水中的GEM产生抑制效果，因此，相对于碱性环境，酸性环境中的降解速度更快。这也为降解水中的GEM提供了新的思路，可以在适宜的条件和环境中快速的进行降解，提高效率，减少成本。

参考文献：

[1]马京帅, 吕文英, 刘国光, 等. 吉非罗齐在热活化过硫酸盐体系中的降解机制研究[J]. 环境科学学报, 2016, 36(10):3774-3783.

[2]徐开泰, 林匡飞, 陆强, 等. 热活化过硫酸钠降解土壤体系中的菲[J]. 环境工程, 2018.

[3]张亚峰. 硫酸根自由基降解饮用水中典型嗅味物质2-MIB的效能及机制研究[D].

 


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社长：王传臣

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执行主编：来春丽 

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科技部：刘蕊平

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探索科学杂志-原料药物吉非罗齐在热活化过硫酸盐体系中的降解机制的探究


原料药物吉非罗齐在热活化过硫酸盐体系中的降解机制的探究

邱祥凯

浙江精进药业有限公司  浙江省台州市 318020

摘要: 本研究以吉非罗齐( GEM) 为目标污染物，使用热活化过硫酸盐体系进行降解，探索其具体的反应机制。结果表明，GEM 的降解是按照准一级反应动力学规律进行的，同时初始溶度和反应温度的升高，对于降解速度有提升作用，另外还发现在酸性和中性条件下的降解效果要高于碱性。

关键词：吉非罗齐；硫酸盐体系；降解机制

1、引言

新时期，人们更加重视污染问题。由于水污染将会对人们的生活、工作产生不同程度的影响，因此个人护理用品、洗漱用品以及药物这种新的污染物逐渐被社会人士所重视，特别是药物，复杂的分子结构，具有难以降解的特点，即便是专业的污水处理厂也难以将其清理，以至于随着时间的积累在自然水源中不断地累积。以吉非罗齐为例，作为常见的贝特类降血脂的药品经常用来降低我们人体内的甘油三酯和我们的总胆固醇水平，是临床上常用药物。不过因为污水处理厂降解功能不彻底，其作为污染品频繁被检测出来，尽管其毒性目前未被证实有多高的水平，但是对于水里的动植物生命周期会有很大影响，所以怎样处理其给水质产生的影响需要我们密切关注[1]。

2、资料与方法

2.1实验材料

本次实验选择的材料如下述列表所示。

表1 实验选择的材料分析

材料名称

规格

来源

吉非罗齐

含量≥99.0%

浙江精进药业有限公司

硫酸钠

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

乙腈

色谱纯

/

硫酸

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

硫代硫酸钠

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

碳酸氢钠

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

氢氧化钠

分析纯 AR

国药集团化学试剂有限公司

腐植酸

含量（干基）≥60.0% 细度：80目

盛大生物发展有限公司

高效液相色谱

岛津

Shimadzu

超纯水

电阻率15-18MΩ.cm

浙江精进药业有限公司

2.2试验方法
先用乙腈进行配置了9.9986 mmol/L的GEM溶液，并存放在棕色容量瓶中，将之放在4±0.2 ℃的冰箱恒温保存，防止因为见光高温发挥变质等。每次实验均使用1.0ml，准确快速无污染的进行提取使用，将其放在250ml的容量瓶，进行特殊工艺吹干后，用超纯水定容得到39.99 μmol/L的 GEM 反应液。在GEM溶液中抽取100ml，加入到事先准备好的250ml的锥形瓶子中，分别用1.0%的氢氧化钠和硫酸调节器PH值后放置在恒温的水装置里面，等到适合反应的温度以后，加入Na2S2O8进行反应，在此之后，每隔12分钟取出1毫升样品，然后加入1毫升浓度为100 mmol/L的Na2 S2 O3将反应压灭，在结束的反应里面检测其浓度，选择HPLC方法进行。在测量的时候每个时间点的测量均至少重复三次，取3次的平均值作为结果使用，在这个反应中，不同浓度的硫酸盐、温度、PH值等均会影响GEM的降解状况。

2.3分析方法

分析测量均采用仪器进行，比如GEM的测量采用高效液相色谱，还包括在测量过程中使用的高效液相inertsil –ODS-3色谱柱，最小显示精度 1μg（BM-20）高精度分析天平等[2]。

3结果

3.1  GEM降解速率随过硫酸盐浓度变化而变化，后者浓度增加时，其降解速率变快。在浓度为0.4993 mmol/L时，降解速率为42.31%/h，在浓度上升,2.8-3.0 mmol/L时，降解速率为98.43%/h。

3.2  GEM的降解速率常数会随温度升高而变大。试验证实在40℃时，GEM 的降解速率常数为0.00161/min，而在70 ℃时，降解速率常数为 0.1372/min，几乎增长了85倍。

3.3  GEM降解速率随pH变化而变化，主要表现在 pH 从5.2升高到10.1期间，降解速率逐渐降低。

4讨论

4.1过硫酸盐初始浓度对 GEM 降解的影响[3]
研究表明GEM的降解速率随着过硫酸盐的浓度变化而变化，后者浓度上升时，降解速率变快。在浓度为0.4993 mmol/L时，降解速率为42.31%/h；在浓度上升到2.8-3.0 mmol/L时，降解速率为98.43%/h。这是因为过硫酸盐在反应的过程中会影响硫酸根的平衡浓度，当反应中的过硫酸盐的浓度增高时，就会增加在反应体系中的氧化物的种类，这样就会加速反应的发生。

4.2温度对 GEM 降解的影响
本研究表明GEM的降解速率常数会随温度升高-变大。研究证实在40℃时，GEM 的降解速率常数为0.00161/min，而当温度升高到70 ℃时，同种反应条件下降解速率常数为 0.1372/min，几乎增长了85倍。因为在随着反应温度的不断增加，过硫酸盐的分解速度会变快很多，变快的分解速度会导致反应体系中的硫酸根变多，进而变成溶液中的自由基浓度增多，使GEM的降解速率变快，进而降解速率常数变大。

4.3  pH 对 GEM 降解的影响[2]
GEM降解速率随pH变化而变化，主要表现在 pH 从5.2升高到10.1期间，降解速率逐渐降低。这在一定程度上表明，相比于碱性的反应环境，中性和酸性环境更容易进行GEM的降解反应，这也为降解反应条件的制定奠定了依据。

 

5、结语

研究发现热活化硫酸盐体系可降解水中存在的GEM,进而减少对人体的伤害；在降解的过程中，如果增加硫酸盐的初始分度和增加降解过程中的温度，均可显著地提高GEM的降解速度，因为水中存在的HA和HCO－3可以对降解水中的GEM产生抑制效果，因此，相对于碱性环境，酸性环境中的降解速度更快。这也为降解水中的GEM提供了新的思路，可以在适宜的条件和环境中快速的进行降解，提高效率，减少成本。

参考文献：

[1]马京帅, 吕文英, 刘国光, 等. 吉非罗齐在热活化过硫酸盐体系中的降解机制研究[J]. 环境科学学报, 2016, 36(10):3774-3783.

[2]徐开泰, 林匡飞, 陆强, 等. 热活化过硫酸钠降解土壤体系中的菲[J]. 环境工程, 2018.

[3]张亚峰. 硫酸根自由基降解饮用水中典型嗅味物质2-MIB的效能及机制研究[D].