本报讯(见习记者江庆龄)华东理工大学教授张金龙与副教授周亮联合团队提出“非接触电子转移过程”(NCETP)新型催化机制,在类芬顿反应中展现出极高的污染物降解效率与选择性,为高效污水处理技术的发展提供了新思路。相关研究成果近日发表于《水研究》。
抗生素在水体中的残留已成为全球性环境问题。基于自由基的高级氧化工艺虽能有效降解此类污染物,但存在寿命短、易受水质干扰、氧化剂利用率低等问题。电子转移过程是一种非自由基路径,具有高选择性、抗干扰性强等优势,但在实际应用中仍面临电子传递效率低、副反应多等挑战。
研究人员通过“记忆效应”与离子交换策略,在层状双金属氢氧化物/过氧单硫酸盐(LDH/PMS)体系中提出了NCETP,并成功构建了具有HSO5-空位的铁钴LDH催化剂(CLHSO)。
CLHSO能够优先吸附并锚定PMS于层间,而左氧氟沙星(LVX)等大分子污染物则吸附在LDH层外,两者无法直接接触,由此实现污染物与氧化剂在催化剂两侧的物理隔离。反应中,通过LDH内外层的单配位氧位点构建,氢桥完成快速电子转移,完全避免了自由基副反应的发生。
实验表明,NCETP中的电子转移数量比传统电子转移过程提高了2.58倍,LVX在30分钟内降解率超过95%,且系统在宽pH值范围和复杂水质条件下仍保持高效稳定。
研究团队进一步构建了以CLHSO负载的聚酯纤维为填料的连续流反应器。在24小时的连续运行中,系统对LVX的降解率始终维持在99%以上,且金属浸出浓度远低于国家排放标准。此外,经连续流处理后的染料废水色度显著下降。毒性评估表明,降解产物生态毒性显著低于LVX原药,且处理后的溶液对大肠杆菌不再具有胁迫影响,显示出良好的环境友好性。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124796
《中国科学报》 (2025-11-05 第4版 综合)