近年來,抗生素濫用問題已經引起社會各界的密切關注。隨著抗生素使用量的增加,抗生素廢水的產生和排放量越來越大,并逐漸成為水體的重要污染源之一。抗生素作為水體中的一種新型污染物,屬于生物難降解物質,傳統水處理技術根本無法滿足其深度處理的需求,因此,研究開發高效的抗生素殘留深度處理技術已成為當前環境領域的研究熱點和亟待解決的重大問題之一。
中國科學院城市環境研究所城市污染物轉化重點實驗室鄭煜銘研究團隊,圍繞表面吸附-電催化氧化的機理,以納米零價鐵作為催化活性組分,以高比表面積、大孔隙率和擁有獨特網絡結構的3D靜電紡納米纖維作為載體,借助靜電紡絲技術等首次合成了多功能海綿鐵復合納米材料(圖1),并在此基礎上構建出集吸附和電催化于一體的3D電Fenton反應體系(圖2)。在該反應體系中,抗生素分子在吸附作用下會被高度地富集、濃縮在海綿鐵的表面;然后利用催化生成的強氧化性自由基,實現對所富集的抗生素分子的高效降解。在這整個降解過程中,抗生素的礦化和吸附劑的再生同時發生,吸附和電催化氧化過程相互促進,相得益彰。
相關研究成果以Electrospun spongy zero-valent iron as excellent electro-Fenton catalyst for enhanced sulfathiazole removal by a combination of adsorption and electro-catalytic oxidation 為題發表于Journal of Hazardous Materials, 2019, 371, 576-585,城市環境所博士生陳一萍為第一作者,研究員鄭煜銘為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金等的資助。
圖1 海綿鐵制備工藝
圖2 3D電Fenton降解體系
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