随着我國藥品消費的不斷增加,含有大量抗生類污染物的醫藥廢水逐漸成為污水的重要來源之一(Environ. Pollut., 2019, 253, 100)。過硫酸鹽氧化技術作為新興的類芬頓反應之一,廣泛應用于高濃度、難降解有機污染的處理。但是其原始反應速率較低,需要在額外能量如熱、微波、紫外輻射等,或額外電子供體如過渡金屬離子(Fe2+)等的參與下進行活化。然而額外能量帶來較高的能耗,而傳統的過渡金屬離子會帶來如鐵泥的二次的污染等問題,迫使我們在實際的廢水處理中需要探尋和結合不同活化方式,提高處理效率。
太陽光,一直被認為是一種取之不盡用之不竭的綠色清潔能源。近期太阳集团app首页環境學院朱明山課題組結合光催化技術的優勢,圍繞界面電子調控微觀機制在過硫酸鹽氧化技術去除抗生素類的應用,取得了一系列重要進展。如利用Fe基MOF在光照下産生的光生電子原位還原結構性三價鐵為二價鐵,促進了Fe(III)/Fe(II)的有效循環,提升了基于Fe基MOF多相活化過硫酸鹽效率(J. Hazardous Mater., 2020, 388, 121996)。進一步對CuBi2O4中的Bi(V)/Bi(III)和Cu(II)/Cu(I)和FeVO4 Fe(III)/Fe(II)和V(V/IV) 雙金屬的價态循環在光耦合過硫酸鹽氧化抗生素類污染物過程中也進行了探究(Chem. Eng. J., 2020, 390, 12458、Chem. Eng. J., 2020, 403, 126384)。在前面多相活化過硫酸鹽的基礎上,近期利用抗生素類一般含有易于金屬絡合的官能團特征,利用污染物配體-金屬電荷轉移(LMCT)效應,在可見光的照射下,成功實現三價鐵離子均相活化過硫酸鹽過程,并且實現了長時間穩定催化反應,無鐵泥産生。在自然光的照射下,對40L水體污染物,也可以迅速淨化磺胺類抗生素污染物。該工作近期發表在Appl. Catal. B: Environ., 2021, 283, 119663。此外課題組何傑、張敏娴在本科生期間利用氮化碳和鎢酸銅作為光催化劑提升光耦合過硫酸鹽活化效率,分别作為第一作者在Chemosphere, 2020, 258, 127339和Chinese Chem. Lett., 2020, 31, 2721-2724發表相關研究論文。
在上述系列工作的基礎上,近期,朱明山課題組對光在過硫酸鹽氧化技術中的作用進行了深度總結,并以“What is the role of light in persulfate-based advanced oxidation for water treatment?”為題,撰寫了總結性綜述,發表在水處理行業TOP期刊Water Research(https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116627)上。
該研究工作得到了廣東省環境污染與健康重點實驗室的支持、國家自然科學基金、廣東省自然科學傑出青年基金和太阳集团app首页人才引進科研啟動經費的資助。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135420311623
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337320310808
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389419319508
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720305738
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720325122
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653520315320
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001841720302783
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749119314216