纳米二氧化钛吸附洛克沙胂的影响因素研究

袁 瑞，许 可

（滁州学院，安徽 滁州 239000）

1 引言

ROX（洛克沙胂）作为一种饲料添加剂，因其具有提高家禽畜牧快速生长，改善饲料利用率以及抗病菌的功效，目前被广泛地应用在养殖业中[1][2].大多数动物体内的洛克沙胂直接通过动物排泄物转移到环境中，并且其中不发生化学结构的变化[3].洛克沙胂随着排泄物进入环境中，不仅会影响环境还会经过环境中的理化生反应，产生不同的物质例如砷酸盐及其亚态等.这些具有移动性、水溶性好的含砷物质易进入水体[4].这些洛克沙胂及其动物体内代谢的产物进入到环境中，经过生化反应会转变成流动性更好、毒性更高的含砷物质[5].洛克沙胂对环境和人体的伤害不容忽视.作为近年来广泛受到关注的一种新兴材料，纳米二氧化钛由于具有不饱和性，易与其他原子相结合而稳定[6].纳米二氧化钛具有很大的比表面积以及很发达的微孔，并拥有良好的化学稳定性以及吸附能力，同时还可以耐强酸强碱，不惧高温、高压以及水泡的作用，不易破碎.但针对以纳米二氧化钛为吸附剂，吸附水中洛克沙胂的研究还较少.本文以洛克沙胂为研究对象，研究了不同影响因素下纳米二氧化钛对洛克沙胂的吸附作用中的影响效果.

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

纳米二氧化钛(TiO2)：纯度大于99.8%，平均粒径25nm，外观为白色粉末状，锐钛型，比表面积60-90m2/g.型号为T818936-100g，购自上海麦克林生化科技有限公司.

洛克沙胂：(C6H6AsNO6)纯度大于99%的标准品，购自国药.

实验用水为超纯水，其余药品包括纯度大于99%的磷酸氢盐(NaH2PO4·2H2O).

2.2 实验设计

2.2.1 不同浓度的纳米二氧化钛对洛克沙胂吸附降解的影响

配制20mg/L的洛克沙胂溶液，称取0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g各三份的纳米二氧化钛粉末，将15份这些不同质量的纳米二氧化钛粉末以及15份100mL的20mg/L的洛克沙胂溶液加入15个250mL的锥形瓶中并摇匀后放入到控温摇床中，温度设定25℃，转速为150r/min，震动2小时，两小时后取上清液，进行注射器过滤（0.45μm微孔滤膜），测洛克沙胂含量.得到不同浓度的纳米二氧化钛(0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g)吸附 100mL 20mg/L 的洛克沙胂溶液2小时后的吸附结果数据.

2.2.2 不同酸碱度对洛克沙胂吸附降解的影响

配制20mg/L的洛克沙胂溶液，分成5份每份300mL，用NaOH和HCL调洛克沙胂溶液的pH值每份分别为2、4、6、8、10.每份300mL的洛克沙胂溶液分成3份加入150mL的锥形瓶中，称取15份0.1g的纳米二氧化钛粉末加入这15个锥形瓶中并摇匀后放入到控温摇床中，温度设定25℃，转速为150r/min，震动2小时，两小时后取上清液，进行注射器过滤（0.45μm微孔滤膜），测洛克沙胂含量.得到不同 pH(2、4、6、8、10)的 100mL 20mg/L 的洛克沙胂溶液被0.1g的纳米二氧化钛吸附2小时后的吸附结果数据.

2.2.3 加入不同浓度的磷酸氢盐对洛克沙胂吸附降解的影响

通 过药 品配 比 配出 0.1mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L、2mmol/L、5mmol/L的NaH2PO4·2H2O溶液，加入装有100mL的20mg/L的洛克沙胂溶液中（每个浓度三个平行样）的250mL锥形瓶中，称取15份0.1g的纳米二氧化钛粉末加入这15个锥形瓶中并摇匀后放入到控温摇床中，温度设定25℃，转速为150r/min，震动2小时，两小时后取上清液，进行注射器过滤（0.45μm微孔滤膜），测洛克沙胂含量.得到加 入 不 同 浓 度 (0.1mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L、2mmol/L、5mmol/L)的磷酸氢盐对0.1g纳米二氧化钛吸附100mL 20mg/L的洛克沙胂的吸附结果数据.

2.3 测试方法及仪器

洛克沙胂浓度的测量方法是：配制1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L的洛克沙胂溶液，分别放到紫外分光光度计（上海元析仪器有限公司UV-5200-紫外可见分光光度计）（264nm的紫外灯照射），测取对应的吸光度的数值(Abs)，得到洛克沙胂浓度与吸光度的关系曲线等式.正式实验中取得的上清液的过滤液放入到光度计中测出对应的吸光度然后根据洛克沙胂浓度与吸光度的关系等式算出对应的洛克沙胂浓度值.恒温振荡器采用的是购自上海天呈实验仪器制造有限公司的TS-111B型号的恒温振荡器.采集超纯水的仪器是购自南京易普易达科技发展有限公司的EPED-E230TJ实验室超级纯水器.称量药品的电子天平是购自上海佑科仪器仪表有限公司的FA20004B电子天平.玻璃器具的干燥仪器是购自上海博迅实业有限公司医疗设备厂的GZX-9076MBE电子鼓风干燥箱.

3 实验结果分析

3.1 不同二氧化钛投加量的影响

通常吸附剂的浓度越高，对于吸附实验的效果越好.在纳米二氧化钛吸附洛克沙胂实验中也不例外.不同吸附剂的量(m＝0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g)下纳米二氧化钛吸附降解洛克沙胂浓度变化.

吸附剂（纳米二氧化钛）质量在0.05g～0.25g范围内，纳米二氧化钛吸附洛克沙胂的效果和吸附剂（纳米二氧化钛）的质量成正比，即吸附剂（纳米二氧化钛）质量越高，纳米二氧化钛吸附洛克沙胂效果越好.

3.2 不同酸碱度对洛克沙胂吸附的影响

酸碱度是纳米二氧化钛吸附降解洛克沙胂的一个重要影响因素.溶液的酸碱度会影响催化剂表面的化学状态、亲水性、溶解性以及目标物质及洛克沙胂的离子化状态，从而会影响到整个实验的吸附效果.不同酸碱度条件(pH＝2、4、6、8、10)下纳米二氧化钛吸附降解洛克沙胂的浓度变化.

酸碱度会很大影响体系的吸附过程，pH越小，效果越好.出现这样的现象的原因是二氧化钛的pHzc＝6.5，当pH小于6.5二氧化钛表面电价为正，反之这正面带负电：

作为一种有机酸的洛克沙胂，带负电在溶液中，随着溶液中碱度的提高，负电性更高.当pH＜6.5，二氧化钛表面的和洛克沙胂分子有吸引力，所以吸附效果良好.相反在碱性条件下则吸附效果不好.另外，提高亲水性、电离性对洛克沙胂的吸附作用起到不利的效果.

3.3 磷酸氢盐对洛克沙胂吸附的影响

在酸碱平衡以及沉淀溶解平衡中都会有同离子效应.在沉淀溶解平衡中，同离子效应是指加入含相同离子的强电解质在难溶解沉淀物的溶液中，这样会致使难溶物的化学平衡向产生难溶物的方向移动从而使得难溶物真多的作用.发生这种情况的原理主要是由于加入相同离子后，使原先电解质的电离平衡向生成原来电解质分子的方向移动，这样就会降低原电解质的电离度.

为了研究同离子效应对本实验的影响，所以选择加入不同浓度的磷酸氢盐到溶液中，整理数据得到加入不同浓度(0.1mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L、2 mmol/L、5 mmol/L)的NaH2PO4·2H2O对纳米二氧化钛吸附降解洛克沙胂实验的影响.

4 主要结论

本文将纳米二氧化钛作为吸附洛克沙胂的吸附剂，研究了不同条件下纳米二氧化钛吸附洛克沙胂的去除效果.通过上述实验，得到主要结论如下：

（1）吸附剂（纳米二氧化钛）质量在0.05g～0.25g范围内，纳米二氧化钛吸附洛克沙胂的效果和吸附剂（纳米二氧化钛）的质量成正比即吸附剂（纳米二氧化钛）质量越高，纳米二氧化钛吸附洛克沙胂效果越好.

（2）酸碱度会很大影响体系的吸附过程，pH越小，效果越好.

（3）纳米二氧化钛吸附洛克沙胂的效果和加入NaH2PO4·2H2O的浓度成反比及加入NaH2PO4·2H2O的浓度越高，纳米二氧化钛吸附洛克沙胂的效果越差.

〔1〕 陈建明,叶金云,潘茜,等.饲料中添加维生素C对翘嘴鲌鱼种生长及组织中抗坏血酸含量的影响[J].中国水产科学,2007,14(1):106-112.

〔2〕 郝甜甜,王际英,李宝山,等.饲料中添加糖萜素对大菱鲆幼鱼生长、免疫及热休克蛋白70含量的影响[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2014,40(3):338-347.

〔3〕 周岩民.饲料毒物的吸附脱毒[C]//中国畜牧兽医学会2009学术年会论文集(上册).2009.

〔4〕 黄连喜,何兆桓,曾芳,等.液相色谱-氢化物发生-原子荧光联用同时测定洛克沙胂及其代谢物[J].分析化学,2010,38(9):1321-1324.

〔5〕 刘欢.洛克沙胂对生物脱氮过程的干预及其行为研究[D].合肥工业大学,2015.

〔6〕 王亚娇.有机砷对厌氧消化的影响及其吸附去除研究[D].合肥工业大学,2016.