孔令濤團隊製備出一種高活性催化劑實現對水中抗生素磺胺嘧啶污染物的高效去除

近期,中科院合肥研究院固體所環境資料和污染控制研究部孔令濤研究員團隊製備出一種高活性單原子鐵類芬頓催化劑,實現了對水中抗生素磺胺嘧啶污染物的高效去除。然而長期大量的濫用造成了磺胺嘧啶的環境殘留問題較為嚴重,對生態環境和人體健康造成潜在的危害,急需處理。但由於磺胺嘧啶的化學結構穩定,常規科技難以處理。

近期,中科院合肥研究院固體所環境資料和污染控制研究部孔令濤研究員團隊製備出一種高活性單原子鐵類芬頓催化劑(Fe-ISAs@CN),實現了對水中抗生素磺胺嘧啶污染物的高效去除。相關研究成果以“Enhanced Fenton-like degradation of sulfadiazine by single atom iron materials fixed on nitrogen-doped porous carbon”為題發表在Journal of Colloid and Interface Science期刊上。

磺胺嘧啶是一種人工合成的磺胺類抗生素,具有廣譜及較强的抗菌活性,對多種受細菌感染的疾病都有很好的治療效果,在臨床和畜牧業中得到廣泛使用。然而長期大量的濫用造成了磺胺嘧啶的環境殘留問題較為嚴重,對生態環境和人體健康造成潜在的危害,急需處理。但由於磺胺嘧啶的化學結構穩定,常規科技難以處理。

鑒於此,研究人員以合成的Fe(acac)3@ZIF8為前驅體,製備出一種十二面體高活性單原子鐵類芬頓催化劑Fe-ISAs@CN,其表面及中空結構暴露出大量的催化活性位點。通過對磺胺嘧啶的降解實驗發現,在60分鐘內,0.1 g/L劑量的Fe-ISAs@CN可去除91%的10 mg/L磺胺嘧啶。機理分析表明,Fe-ISAs@CN催化劑表面暴露的高活性位點,能够快速活化H2O2產生大量的羥基自由基·OH,實現磺胺嘧啶的高效降解。經過五次迴圈後對磺胺嘧啶的去除率仍大於80%,且催化劑中鐵元素流失量小,具有較好的穩定性。

本研究為抗生素等難降解污染物的高效去除提供了新思路。

碩士研究生楊武為論文第一作者,張開勝副研究員等為通訊作者。

上述工作得到國家重點研發計畫、國家自然科學基金、安徽省科技重大專項等項目的支持。

文章連結:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.03.168。

圖1.Fe-ISAs@CN的(a)SEM、(b)TEM、(c)HAADF-SEM、(d-f)Mapping圖。

圖2.不同反應條件下磺胺嘧啶的降解效果曲線:(a)Fe-ISAs@CN投加量對降解效果的影響,(b)H2O2投加量對講解效果的影響,(c)初始pH對降解效果的影響,(d)迴圈使用效果曲線。

圖3.Fe-ISAs@CN/H2O2體系活化H2O2降解SDZ機理圖。

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資料標籤: 磺胺嘧啶 科學 科普
本文標題: 孔令濤團隊製備出一種高活性催化劑實現對水中抗生素磺胺嘧啶污染物的高效去除
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656062042796786
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