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中科院设计新颖异相类Fenton氧化体系快速降解水中抗生素

文章来源: 合肥物质科学研究院       发布时间:2019-06-13

近期,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所纳米材料与环境检测研究室研究员孔令涛团队设计出一种新颖的还原型杂多蓝催化剂用于异相类Fenton氧化体系,实现了在宽pH范围内对高浓度抗生素的快速降解。相关成果已发表在环境科学期刊Journal of Environmental Management上。


四环素和孔雀石绿作为生物医药和水产养殖中常见的抗生素类药物,在参与生命代谢过程后仍有绝大部分以次级代谢产物甚至原态形式排入环境中。其难降解、难去除;高残留、高危害的特点对水体环境和水生生物造成潜在的威胁。Fenton技术是一种高级氧化水处理技术,其产生的强氧化性羟基自由基可以实现对有机物的高效降解。然而由于常规的Fenton反应需要在强酸条件下才能发挥作用,使得其在实际应用中受到了限制。


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图1. 不同反应体系对目标污染物的降解效率和矿化程度比较。


研究人员通过调研和实验发现,多元金属氧酸盐由于其高电子密度和金属-氧簇阴离子结构而被广泛应用于催化、能源等领域。杂多蓝是一类低价态的钼、钨等过渡金属氧酸盐,因其价态的混合而具有可变氧化态、导电性、光敏性等理化性质。


基于上述理论,研究人员通过技术攻关,成功制备出一种线球状杂多蓝催化剂Mg2Ti6Mo23O119SiW12,将其运用到异相类Fenton体系当中,在宽pH范围实现对抗生素的高效降解。这项研究扩展了异相Fenton催化剂的种类,讨论了其可能的催化降解机制,优化了反应实验参数,并初步分析了其可能的光催化性质,为后续的实验研究提供了基础。


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图2. 降解机理示意图


该研究工作得到中科院重点部署项目和安徽省科技重大专项等的资助。


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