磺胺嘧啶是一种人工合成的磺胺类抗生素,具有广谱及较强的抗菌活性,对多种受细菌感染的疾病都有很好的治疗效果,在临床和畜牧业中得到广泛使用。然而长期大量的滥用造成了磺胺嘧啶的环境残留问题较为严重,对生态环境和人体健康造成潜在的危害,急需处理。但由于磺胺嘧啶的化学结构稳定,常规技术难以处理。
鉴于此,研究人员以合成的Fe(acac)3@ZIF8为前驱体,制备出一种十二面体高活性单原子铁类芬顿催化剂Fe-ISAs@CN,其表面及中空结构暴露出大量的催化活性位点。通过对磺胺嘧啶的降解实验发现,在60分钟内,0.1 g/L剂量的Fe-ISAs@CN可去除91%的10 mg/L磺胺嘧啶。机理分析表明,Fe-ISAs@CN催化剂表面暴露的高活性位点,能够快速活化H2O2产生大量的羟基自由基·OH,实现磺胺嘧啶的高效降解。经过五次循环后对磺胺嘧啶的去除率仍大于80%,且催化剂中铁元素流失量小,具有较好的稳定性。
本研究为抗生素等难降解污染物的高效去除提供了新思路。
硕士研究生杨武为论文第一作者,张开胜副研究员等为通讯作者。
上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省科技重大专项等项目的支持。
文章链接: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.03.168。
图1. Fe-ISAs@CN的(a) SEM、(b)TEM、(c)HAADF-SEM、(d-f)Mapping图。
图2.不同反应条件下磺胺嘧啶的降解效果曲线: (a) Fe-ISAs@CN投加量对降解效果的影响,(b)H2O2投加量对讲解效果的影响,(c)初始pH对降解效果的影响,(d)循环使用效果曲线。
图3. Fe-ISAs@CN/H2O2体系活化H2O2降解SDZ机理图。