华东理工大学周彦波教授:L-半胱氨酸优化Fe3+/CaO2体系增效去除磺胺嘧啶

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环境中磺胺类等药物的过量累积严重威胁着人类健康和生态安全,近年来,(类)芬顿技术广泛应用于抗生素的降解,但传统(类)芬顿过程存在pH操作范围窄、铁泥沉淀和H2O2不稳定等弊端。针对这个问题,华东理工大学周彦波教授发现一种天然氨基酸----L-半胱氨酸(L-cys)可以有效促进Fe3+活化固体双氧水(过氧化钙,CaO2)从而增效去除磺胺嘧啶(SDZ)。该成果在Journal of Hazardous Materials期刊以“Dramatic enhancement effects of l-cysteine on the degradation of sulfadiazine in Fe3+/CaO2 system”为题进行了报道。(DOI:10.1016/j.jhazmat.2019.121133)

在该研究中,研究团队系统地比较了传统螯合剂L-cys、柠檬酸、丁酸以及EDTA对SDZ的降解性能,发现L-cys可以显著提高SDZ的降解速率、缩短反应时间、促进Fe3+还原成Fe2+并减少Fe3+的沉淀,从而显著提高废水中磺胺嘧啶的去除效率。另外,电子顺磁共振和自由基清除试验捕捉到了过程中▪OH和▪O2-的存在,其中,▪OH对去除SDZ发挥主要作用。该实验还探讨了水中共存基质对L-cys-Fe3+/CaO2体系的影响,发现在水中常见阳离子(Na+,Mg2+)、阴离子(NO3-,Cl-)和有机质(腐殖酸)对SDZ降解影响并不大,另外,值得一提的是,半胱氨酸是一种绿色经济的天然氨基酸,因此L-cys-Fe3+/CaO2体系在抗生素废水修复中展现了巨大的应用前景该研究对采用L-半胱氨酸优化(类)芬顿技术增效处理难降解有机废水有较好的指导作用。

该论文的第一作者是硕士研究生陆建,该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及上海市青年科技启明星计划等项目的支持。



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