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半热解NiFe-BDC活化过一硫酸盐高选择性降解抗生素的研究

收稿日期:2025-10-15 修回日期:2025-12-20 接受日期:2025-12-22

DOI:10.20078/j.eep.20260103

摘要:以自由基为主导的高级氧化过程常因选择性差和利用效率低而限制其在水处理中的实际应用。本研究通过对NiFe-BDC进行半热解(400℃)调控,实现了磺胺甲恶唑(SMX)降解路径由羟基自由基主导的自由基过程向单线态氧主导的非自由基过程转变。结果显... 展开+
摘要:以自由基为主导的高级氧化过程常因选择性差和利用效率低而限制其在水处理中的实际应用。本研究通过对NiFe-BDC进行半热解(400℃)调控,实现了磺胺甲恶唑(SMX)降解路径由羟基自由基主导的自由基过程向单线态氧主导的非自由基过程转变。结果显示,NiFe-BDC-400/PMS体系可实现99.5%的SMX去除率,过一硫酸盐(PMS)利用效率达到8.49%,显著优于NiFe-BDC/PMS(去除率26.1%,利用效率3.27%)。机理研究表明,半热解促进了NiO在碳骨架上的有效暴露,生成了丰富的氧空位和NiⅢ位点。氧空位可活化O2生成O·-2,贡献约1/3的1O2,而NiⅢ通过与PMS形成内球络合生成SO·-5,贡献约2/3的1O2。这种“电子受体–供体”协同机制有效提升了1O2的生成效率,从而显著增强PMS的选择性利用。高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)检测发现,在SMX降解过程中生成了大量硝基-SMX衍生物,1O2主导的降解路径清晰可控。环境因子实验表明,该体系对常见阴离子及腐殖酸具有良好抗干扰性,且在3次循环后,Ni浸出量低至0.5 mg/L,符合V类水排放标准。综上,本研究提出了一种通过半热解调控活性位点及电子转移通道,实现非自由基路径主导的高效、稳定、选择性污染物降解的新策略,为含氧空位金属化合物的环境应用提供了新的思路与方法。  收起-

作者:

  • 赵载文1
  • 郑莹1,2,*
  • 莫文婷1
  • 李慎瑰1
  • 黄克亮1
  • 余鹏1
  • 郝慧茹1

作者简介

第一作者:赵载文(2000—),男,河北唐山人,助教,主要研究方向为环境化学。E-mail:15931588736@163.com
通讯作者:郑莹(1982—),女,湖北襄阳人,教授,主要研究方向为废旧锂离子电池资源化利用。E-mail:hustwb_ying@126.com

单位

  • 1.武昌首义学院城市建设学院
  • 2.华中科技大学 环境科学与工程学院

关键字

  • 过一硫酸盐
  • 磺胺甲恶唑
  • 氧空位
  • 非自由基路径
  • 单线态氧

基金项目

湖北省教育厅指导性项目(B2024335); 武昌首义学院校科研孵化资助项目(0832506)

引用格式

赵载文, 郑莹, 莫文婷,李慎瑰, 黄克亮, 余鹏, 郝慧茹. 半热解NiFe-BDC活化过一硫酸盐高选择性降解抗生素的研究[J/OL]. 能源环境保护: 1-13[2026-01-30]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20260103.

ZHAO Zaiwen, ZHENG Ying, MO Wenting, LI Shengui, HUANG Keliang, YU Peng, HAO Huiru. Quasi-Pyrolyzed NiFe-BDC for Peroxymonosulfate Activation: Highly Selective Degradation of Antibiotics[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-13[2026-01-30]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20260103.
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