本網(wǎng)訊 近日，我校資源與環(huán)境學(xué)院環(huán)境功能材料團(tuán)隊(duì)青年教師狄廣蘭聯(lián)合佐治亞理工學(xué)院陳勇生教授在環(huán)境科學(xué)與水資源領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Water Research》（中科院一區(qū)，IF=12.4）上發(fā)表了題為“Magnetic Fe/S-modified porous carbon activates peracetic acid for emerging contaminant removal: unveiling active sites and structure-activity relationships”的研究論文，該研究深入解析了材料表面官能團(tuán)介導(dǎo)過(guò)氧乙酸（PAA）活化生成活性物種與污染物降解的機(jī)制，推動(dòng)了過(guò)氧乙酸基高級(jí)氧化工藝（PAA-AOPs）在水處理領(lǐng)域的發(fā)展。
水體環(huán)境中不斷檢測(cè)出的新污染物因其顯著的生態(tài)毒性，已對(duì)生態(tài)環(huán)境和公共健康構(gòu)成重大威脅。生物炭協(xié)同PAA-AOPs憑借生物炭材料表面活性位點(diǎn)豐富、來(lái)源廣泛、運(yùn)行成本低、消毒副產(chǎn)物少等優(yōu)勢(shì)，正發(fā)展成為水處理領(lǐng)域去除難降解微污染物的前沿技術(shù)。然而，由于生物炭復(fù)雜的多相結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)，目前對(duì)碳基材料通過(guò)自由基/非自由基路徑活化PAA的機(jī)制認(rèn)知仍不清晰。基于此，開(kāi)發(fā)兼具高效性、穩(wěn)定性與環(huán)境友好性的碳基材料，并深入解析材料表面活性位點(diǎn)與活性物種生成以及污染物降解速率間構(gòu)效關(guān)系，對(duì)推動(dòng)PAA-AOPs在水處理領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)簡(jiǎn)易的水熱-煅燒法成功制備了鐵/硫改性磁性生物炭（Fe/S-BC），該材料可高效活化PAA去除水中抗生素類(lèi)新污染物，30分鐘內(nèi)對(duì)磺胺甲惡唑（SMX）去除率達(dá)95.5%。機(jī)理研究表明，F(xiàn)e/S-BC/PAA催化體系通過(guò)自由基（O2?–、R-O?）與非自由基（1O2、電子轉(zhuǎn)移）協(xié)同路徑降解污染物：硫物種促進(jìn)Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ）氧化還原循環(huán)實(shí)現(xiàn)了PAA的持續(xù)活化和活性物種的連續(xù)生成；sp2-C和C=O分別為1O2和R-O?的活性位點(diǎn)；六種選定磺胺類(lèi)藥物（SAs）的氧化速率常數(shù)（lnkoxid）與其親電指數(shù)呈強(qiáng)正相關(guān)（R2=0.99）。此外，F(xiàn)e/S-BC/PAA體系在復(fù)雜水體基質(zhì)中具有強(qiáng)抗干擾性、循環(huán)利用穩(wěn)定性以及磁性回收特性。本研究不僅闡明了催化劑表面活性位點(diǎn)與活性物種生成以及污染物降解速率間構(gòu)效關(guān)系，還為開(kāi)發(fā)綠色PAA-AOPs水處理技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
我校資源與環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)23級(jí)碩士研究生金磊為論文第一作者，我校資源與環(huán)境學(xué)院青年教師、校引進(jìn)人才狄廣蘭副教授和佐治亞理工學(xué)院陳勇生教授為論文共同通訊作者，我校為論文第一完成單位與通訊作者單位。該研究得到了安徽省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目、安徽省高?？蒲许?xiàng)目資助和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)等聯(lián)合資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124291（文圖：狄廣蘭 初審：唐俊 復(fù)審：鄭雪林 終審：曹雷）
