納米二氧化鈦吸附洛克沙胂的影響因素研究

袁 瑞，許 可

（滁州學院，安徽 滁州 239000）

1 引言

ROX（洛克沙胂）作為一種飼料添加劑，因其具有提高家禽畜牧快速生長，改善飼料利用率以及抗病菌的功效，目前被廣泛地應用在養殖業中[1][2].大多數動物體內的洛克沙胂直接通過動物排泄物轉移到環境中，并且其中不發生化學結構的變化[3].洛克沙胂隨著排泄物進入環境中，不僅會影響環境還會經過環境中的理化生反應，產生不同的物質例如砷酸鹽及其亞態等.這些具有移動性、水溶性好的含砷物質易進入水體[4].這些洛克沙胂及其動物體內代謝的產物進入到環境中，經過生化反應會轉變成流動性更好、毒性更高的含砷物質[5].洛克沙胂對環境和人體的傷害不容忽視.作為近年來廣泛受到關注的一種新興材料，納米二氧化鈦由于具有不飽和性，易與其他原子相結合而穩定[6].納米二氧化鈦具有很大的比表面積以及很發達的微孔，并擁有良好的化學穩定性以及吸附能力，同時還可以耐強酸強堿，不懼高溫、高壓以及水泡的作用，不易破碎.但針對以納米二氧化鈦為吸附劑，吸附水中洛克沙胂的研究還較少.本文以洛克沙胂為研究對象，研究了不同影響因素下納米二氧化鈦對洛克沙胂的吸附作用中的影響效果.

2 實驗材料與方法

2.1 實驗材料

納米二氧化鈦(TiO2)：純度大于99.8%，平均粒徑25nm，外觀為白色粉末狀，銳鈦型，比表面積60-90m2/g.型號為T818936-100g，購自上海麥克林生化科技有限公司.

洛克沙胂：(C6H6AsNO6)純度大于99%的標準品，購自國藥.

實驗用水為超純水，其余藥品包括純度大于99%的磷酸氫鹽(NaH2PO4·2H2O).

2.2 實驗設計

2.2.1 不同濃度的納米二氧化鈦對洛克沙胂吸附降解的影響

配制20mg/L的洛克沙胂溶液，稱取0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g各三份的納米二氧化鈦粉末，將15份這些不同質量的納米二氧化鈦粉末以及15份100mL的20mg/L的洛克沙胂溶液加入15個250mL的錐形瓶中并搖勻后放入到控溫搖床中，溫度設定25℃，轉速為150r/min，震動2小時，兩小時后取上清液，進行注射器過濾（0.45μm微孔濾膜），測洛克沙胂含量.得到不同濃度的納米二氧化鈦(0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g)吸附 100mL 20mg/L 的洛克沙胂溶液2小時后的吸附結果數據.

2.2.2 不同酸堿度對洛克沙胂吸附降解的影響

配制20mg/L的洛克沙胂溶液，分成5份每份300mL，用NaOH和HCL調洛克沙胂溶液的pH值每份分別為2、4、6、8、10.每份300mL的洛克沙胂溶液分成3份加入150mL的錐形瓶中，稱取15份0.1g的納米二氧化鈦粉末加入這15個錐形瓶中并搖勻后放入到控溫搖床中，溫度設定25℃，轉速為150r/min，震動2小時，兩小時后取上清液，進行注射器過濾（0.45μm微孔濾膜），測洛克沙胂含量.得到不同 pH(2、4、6、8、10)的 100mL 20mg/L 的洛克沙胂溶液被0.1g的納米二氧化鈦吸附2小時后的吸附結果數據.

2.2.3 加入不同濃度的磷酸氫鹽對洛克沙胂吸附降解的影響

通 過藥 品配 比 配出 0.1mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L、2mmol/L、5mmol/L的NaH2PO4·2H2O溶液，加入裝有100mL的20mg/L的洛克沙胂溶液中（每個濃度三個平行樣）的250mL錐形瓶中，稱取15份0.1g的納米二氧化鈦粉末加入這15個錐形瓶中并搖勻后放入到控溫搖床中，溫度設定25℃，轉速為150r/min，震動2小時，兩小時后取上清液，進行注射器過濾（0.45μm微孔濾膜），測洛克沙胂含量.得到加 入 不 同 濃 度 (0.1mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L、2mmol/L、5mmol/L)的磷酸氫鹽對0.1g納米二氧化鈦吸附100mL 20mg/L的洛克沙胂的吸附結果數據.

2.3 測試方法及儀器

洛克沙胂濃度的測量方法是：配制1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L的洛克沙胂溶液，分別放到紫外分光光度計（上海元析儀器有限公司UV-5200-紫外可見分光光度計）（264nm的紫外燈照射），測取對應的吸光度的數值(Abs)，得到洛克沙胂濃度與吸光度的關系曲線等式.正式實驗中取得的上清液的過濾液放入到光度計中測出對應的吸光度然后根據洛克沙胂濃度與吸光度的關系等式算出對應的洛克沙胂濃度值.恒溫振蕩器采用的是購自上海天呈實驗儀器制造有限公司的TS-111B型號的恒溫振蕩器.采集超純水的儀器是購自南京易普易達科技發展有限公司的EPED-E230TJ實驗室超級純水器.稱量藥品的電子天平是購自上海佑科儀器儀表有限公司的FA20004B電子天平.玻璃器具的干燥儀器是購自上海博迅實業有限公司醫療設備廠的GZX-9076MBE電子鼓風干燥箱.

3 實驗結果分析

3.1 不同二氧化鈦投加量的影響

通常吸附劑的濃度越高，對于吸附實驗的效果越好.在納米二氧化鈦吸附洛克沙胂實驗中也不例外.不同吸附劑的量(m＝0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g)下納米二氧化鈦吸附降解洛克沙胂濃度變化.

吸附劑（納米二氧化鈦）質量在0.05g～0.25g范圍內，納米二氧化鈦吸附洛克沙胂的效果和吸附劑（納米二氧化鈦）的質量成正比，即吸附劑（納米二氧化鈦）質量越高，納米二氧化鈦吸附洛克沙胂效果越好.

3.2 不同酸堿度對洛克沙胂吸附的影響

酸堿度是納米二氧化鈦吸附降解洛克沙胂的一個重要影響因素.溶液的酸堿度會影響催化劑表面的化學狀態、親水性、溶解性以及目標物質及洛克沙胂的離子化狀態，從而會影響到整個實驗的吸附效果.不同酸堿度條件(pH＝2、4、6、8、10)下納米二氧化鈦吸附降解洛克沙胂的濃度變化.

酸堿度會很大影響體系的吸附過程，pH越小，效果越好.出現這樣的現象的原因是二氧化鈦的pHzc＝6.5，當pH小于6.5二氧化鈦表面電價為正，反之這正面帶負電：

作為一種有機酸的洛克沙胂，帶負電在溶液中，隨著溶液中堿度的提高，負電性更高.當pH＜6.5，二氧化鈦表面的和洛克沙胂分子有吸引力，所以吸附效果良好.相反在堿性條件下則吸附效果不好.另外，提高親水性、電離性對洛克沙胂的吸附作用起到不利的效果.

3.3 磷酸氫鹽對洛克沙胂吸附的影響

在酸堿平衡以及沉淀溶解平衡中都會有同離子效應.在沉淀溶解平衡中，同離子效應是指加入含相同離子的強電解質在難溶解沉淀物的溶液中，這樣會致使難溶物的化學平衡向產生難溶物的方向移動從而使得難溶物真多的作用.發生這種情況的原理主要是由于加入相同離子后，使原先電解質的電離平衡向生成原來電解質分子的方向移動，這樣就會降低原電解質的電離度.

為了研究同離子效應對本實驗的影響，所以選擇加入不同濃度的磷酸氫鹽到溶液中，整理數據得到加入不同濃度(0.1mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L、2 mmol/L、5 mmol/L)的NaH2PO4·2H2O對納米二氧化鈦吸附降解洛克沙胂實驗的影響.

4 主要結論

本文將納米二氧化鈦作為吸附洛克沙胂的吸附劑，研究了不同條件下納米二氧化鈦吸附洛克沙胂的去除效果.通過上述實驗，得到主要結論如下：

（1）吸附劑（納米二氧化鈦）質量在0.05g～0.25g范圍內，納米二氧化鈦吸附洛克沙胂的效果和吸附劑（納米二氧化鈦）的質量成正比即吸附劑（納米二氧化鈦）質量越高，納米二氧化鈦吸附洛克沙胂效果越好.

（2）酸堿度會很大影響體系的吸附過程，pH越小，效果越好.

（3）納米二氧化鈦吸附洛克沙胂的效果和加入NaH2PO4·2H2O的濃度成反比及加入NaH2PO4·2H2O的濃度越高，納米二氧化鈦吸附洛克沙胂的效果越差.

〔1〕 陳建明,葉金云,潘茜,等.飼料中添加維生素C對翹嘴鲌魚種生長及組織中抗壞血酸含量的影響[J].中國水產科學,2007,14(1):106-112.

〔2〕 郝甜甜,王際英,李寶山,等.飼料中添加糖萜素對大菱鲆幼魚生長、免疫及熱休克蛋白70含量的影響[J].浙江大學學報(農業與生命科學版),2014,40(3):338-347.

〔3〕 周巖民.飼料毒物的吸附脫毒[C]//中國畜牧獸醫學會2009學術年會論文集(上冊).2009.

〔4〕 黃連喜,何兆桓,曾芳,等.液相色譜-氫化物發生-原子熒光聯用同時測定洛克沙胂及其代謝物[J].分析化學,2010,38(9):1321-1324.

〔5〕 劉歡.洛克沙胂對生物脫氮過程的干預及其行為研究[D].合肥工業大學,2015.

〔6〕 王亞嬌.有機砷對厭氧消化的影響及其吸附去除研究[D].合肥工業大學,2016.