商业活性炭(AC，200目)购自上海泰坦科技股份有限公司，石英砂(SiO₂，≥99.0%，40~60目)由天津市光复科技发展有限公司提供，三聚氰胺(C₃H₆N₆, ≥98.0%)，甲醇(CH₃OH, ≥99.5%)从成都科隆化工有限公司获得，三苯基磷(C₁₈H₁₅P, >99.0%)，氧氟沙星(C₁₈H₂₀FN₃O₄, 98.0%)，过硫酸氢钾(2KHSO₅, KHSO₄∙K₂SO₄)都来自上海麦克林生化科技有限公司，鼠李糖脂购自陕西瑞捷生物科技有限公司，所用试剂例如氯化钠(NaCl, ≥99.5%)，硝酸钠(NaNO₃, ≥99.0%)，氢氧化钠(NaOH, ≥99.5%)都是分析纯，所有实验用水为超纯水。

将1 g活性炭与100 mL甲醇混合，置于超声波仪中分散均匀，然后向混合物中加入三聚氰胺和三苯基膦(质量比为8:1)，磁力搅拌30分钟，将得到的混合物转移到特氟龙内衬的不锈钢反应釜，在120℃下加热4小时。前驱体依次用超纯水和甲醇洗涤，烘干后研磨成粉末，将干燥后的混合物放入燃烧船中，放进真空炉于900℃、氮气气氛下热解3小时(升温速率：5℃/min)，得到的产物即为NPAC。

柱实验装置主体为一根不锈钢柱(柱长12 cm，内径3 cm)，此外还有储备液、恒流泵(HL-2B)、程控自动部分收集器(CBS-A)。采用湿填法在不锈钢柱中填装满石英砂，柱实验在25℃条件下进行，首先向石英砂柱通入30孔隙体积(Pore Volume, PV)，pH为7，浓度为5 mM的氯化钠溶液(背景溶液)以保证柱内理化条件达到稳定状态，随后，注入5 mM的NaNO₃溶液评价石英砂柱的稳定性。其次，使用鼠李糖脂溶液进行预冲洗，并用背景溶液淋洗，将NPAC分散液注入到石英砂柱内，并用背景溶液淋洗，OFL和PMS混合液注入石英砂柱中以激活NPAC去除OFL，最后使用背景溶液淋洗。使用紫外分光光度计(UV2450)分别在790 nm、288 nm波长下分析收集的样品中NPAC、OFL的吸光度。除了研究达西流速对氧氟沙星去除的影响的实验外，其它实验的达西流速均为0.57 cm/min，溶液由下往上注入石英砂柱。用收集器以4分钟的间隔收集出流液。所有实验都重复三次，并设置了对照组(不添加鼠李糖脂、NPAC或PMS)。通过标准曲线计算NPAC和OFL的出流浓度，以孔隙体积(进样体积与石英砂柱孔隙体积之比)为横坐标，以出流浓度与初始浓度的比值(C/C₀)，即出流比为纵坐标，绘制出流曲线。

分别使用0、20、50、100 mg/L的鼠李糖脂溶液预冲洗石英砂柱，研究通入不同浓度鼠李糖脂溶液对NPAC迁移的影响。根据 图1 和 表1 结果可知，在没有通入鼠李糖脂溶液时(0 mg/L)，观察到NPAC几乎被全部保留在石英砂柱中，流出液中仅检测到5.53%的NPAC。预注入20、50、100 mg/L的鼠李糖脂溶液后获得的NPAC出流曲线呈下降趋势，在突破处达到最大相对浓度(C/C₀)，浓度随孔隙体积的增加逐渐降低，NPAC出流回收率分别为11.46%、8.80%、10.59%，表明使用鼠李糖脂溶液预冲洗石英砂柱的方法能够提高NPAC的迁移能力和分散性，并且低浓度鼠李糖脂(20 mg/L)更有利于NPAC的迁移。

由 图2 和 表1 可知，只通入OFL溶液时，OFL的去除率仅为2.71%，意味着石英砂对OFL的保留可忽略不计。当通入不含PMS的NPAC溶液时，OFL的去除率提高到12.11%，这是由于滞留在石英砂柱中的NPAC颗粒产生的吸附作用。在NPAC溶液中加入PMS后(没有使用鼠李糖脂溶液预冲洗)，OFL的去除率增加了42.25%，这证明由NPAC催化PMS发生的氧化还原反应能显著提高OFL的去除效果。对比未使用鼠李糖脂溶液预冲洗的实验结果，通入20 mg/L鼠李糖脂溶液对石英砂柱进行预冲洗后，OFL去除率从54.36下降到42.82%，当增加鼠李糖脂浓度至50 mg/L、100 mg/L时，OFL去除效率上升到70.27、69.54%，结合 图1 的结果，可以推测适当提升NPAC出流量有利于OFL的去除，而过多的NPAC流出会损失催化剂，对OFL的降解造成负面影响。

将不同剂量(2.5、10、50和100 mg)的NPAC通入石英砂柱以考察NPAC剂量对OFL出流的影响。 图3 曲线的趋势显示，当NPAC剂量在2.5~50 mg范围内，出流曲线呈上升趋势，而当NPAC剂量上升至100 mg时，曲线倾向于对称形状，这说明在高剂量的NPAC条件下，注入的OFL在NPAC的强吸附作用下快速达到了吸附平衡状态。如 表1 所示，随着NPAC通入剂量从2.5增加到100 mg，OFL的去除率从25.21提高到84.30%，表明增加NPAC剂量能够提高OFL的去除量。这是因为通入石英砂柱内的NPAC含量越多，提供的吸附位点和PMS活化位点就越多，从而促进OFL的去除。

将不同浓度(0.1、0.5、1和2 mM)的PMS通入石英砂柱以考察PMS浓度对OFL去除的影响。 图4 显示，当PMS浓度由0.1增加到1 mM时，OFL的出流比显著减小，出流回收率分别为79.17、33.97，29.73%，核算得到的OFL去除率从20.83提高到70.27%( 表1 )，说明适当增加PMS浓度有利于抑制OFL的流出，提高NPAC/PMS体系的OFL去除效率，但当PMS浓度进一步提升至2 mM时，OFL去除率从70.27下降到61.28%。PMS浓度的增加将为PMS和材料表面活性中心之间的接触提供更多机会，不断满足自由基的发生源，但当PMS过量时， ${\text{HSO}}_5^{-}$、 ${\text{S}}_{\text{2}}{\text{O}}_8^{\text{2}-}$或SO₄⁻之间便会发生自由基淬灭反应，导致OFL的去除效果下降。

将不同初始浓度(5、10、20和40 mg/L)的OFL通入石英砂柱以考察OFL通入浓度对OFL出流的影响。根据 图5 可知，总体上，OFL出流比随着OFL通入浓度的增加而增加。OFL浓度处于5~20 mg/L范围内时，OFL的出流比较为接近，而当OFL增加到40 mg/L时，OFL出流比出现大幅度提高的现象，最大出流比从0.31增加到0.85，由 表1 可知，OFL的去除率从79.21降低至30.58%，说明当OFL通入浓度低于20 mg/L时，NPAC/PMS体系可保持较高的OFL去除效率。由于NPAC/PMS体系的吸附作用和氧化作用是有限的，因此通入高浓度的OFL所得到的去除率相对会降低。

采用不同达西流速(0.14、0.28、0.57和1.13 cm/min)进行柱实验以考察达西速度对OFL去除的影响。如 图6 和 表1 所示，当达西流速在0.14~1.13 cm/min范围内时，OFL的去除率相差不大，分别为68.86%、67.81%、70.27%，证明达西速度低于0.57 cm/min时，对OFL的去除效果影响很小。而当达西流速从0.57增大到1.13 cm/min时，OFL去除率从70.27下降到41.93%。一般情况下，过高的达西流速会显著缩短水力停留时间，从而减少污染物与材料、氧化剂的接触时间，因此不利于污染物的去除。

综合上述，NPAC/PMS体系在多孔介质环境中的抗干扰能力较强，具有一定的实际应用价值。

续表