近日，我校資源環(huán)境學(xué)院銀仁莉副教授/李晶教授研究團(tuán)隊(duì)在催化降解環(huán)境中磺胺類抗生素領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Atomic cation-vacancy modulated peroxymonosulfate nonradical oxidation of sulfamethoxazole via high-valent iron-oxo species”（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122640）為題在環(huán)境工程學(xué)領(lǐng)域一區(qū)Top期刊Applied Catalysis B: Environmental（影響因子24.319）上發(fā)表。論文第一單位為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，第一作者為我校碩士研究生周曉月，通訊作者為銀仁莉副教授、李晶教授。

　　藥物污染廢水尤其是抗生素，作為典型的污染難處理廢水，主要來源于制藥廠、醫(yī)院、養(yǎng)殖場以及人體、動(dòng)物排放。根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查顯示，僅我國就已經(jīng)有58個(gè)流域存在抗生素污染，全球范圍內(nèi)更是至少有1/4的地表水存在藥物污染。由此國家推行了系列保護(hù)水資源的法律法規(guī)，嚴(yán)格控制污水排放，尋找經(jīng)濟(jì)有效的污水處理技術(shù)隨之成為保證社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展的一項(xiàng)亟待解決的問題。

　　基于過一硫酸鹽（PMS）的高級(jí)氧化技術(shù)，作為一種環(huán)保、安全、穩(wěn)定、易于控制的氧化技術(shù)、越來越受人們的關(guān)注，并廣泛應(yīng)用與水體抗生素降解的研究。此外，PMS活化過程中形成的高價(jià)活性金屬物質(zhì)，因pH適應(yīng)范圍廣、氧化活性高、選擇性好及對(duì)實(shí)際水體中無機(jī)離子的抗干擾性強(qiáng)，對(duì)難降解抗生素的高效及選擇性去除表現(xiàn)出的較大的潛力，更是成為了當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。基于此，本工作設(shè)計(jì)了一種陽離子空位調(diào)控的銅鐵水滑石材料，旨在PMS的協(xié)同作用下定向地產(chǎn)生高價(jià)鐵物質(zhì)（Fe（IV）=O/Fe（V）=O），以此強(qiáng)化污染物的去除。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鐵離子空位調(diào)控的水滑石（Cu-Fevac-LDH）使磺胺甲噁唑（SMX）的去除率比單獨(dú)使用PMS提高了30.0倍，甚至比傳統(tǒng)均相芬頓（Fe2+/PMS）體系更具優(yōu)勢。此外，該體系在包括湖水、生活污水、養(yǎng)殖廢水、豬場沼液等環(huán)境水體中的也表現(xiàn)出優(yōu)異的降解性能。經(jīng)過理論計(jì)算等手段證明了由于鐵空位的配合，PMS傾向于吸附在鄰位鐵位點(diǎn)（Fe2位點(diǎn)）上，并與Fe2位點(diǎn)結(jié)合形成絡(luò)合物（Fe（II）-O-SO3-OH）。然后，由于電子的傳遞導(dǎo)致Fe（II）-O-SO3-OH絡(luò)合物中S-O鍵的裂解，促發(fā)Fe（IV）=O/Fe（V）=O物種的自發(fā)產(chǎn)生，最終實(shí)現(xiàn)氧化路徑由自由基路徑到高價(jià)鐵的非自由基路徑的轉(zhuǎn)化。這項(xiàng)研究為具有出色的氧化性能和在真實(shí)廢水的中也具有較強(qiáng)抵抗力的高價(jià)鐵物種的產(chǎn)生提供了新的視角。

　　研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目和城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的支持。

圖文/資源環(huán)境學(xué)院 銀仁莉