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维戈大学Emilio Rosales博士后团队在《Chemosphere ，IF=8.1》上发表了题为《Iron metal-organic framework nanofiber membrane for the integration of electro-Fenton and effective continuous treatment of pharmaceuticals in water》的研究论文。本研究采用静电纺丝技术合成并固定了铁金属-有机骨架（Fe-MOF），获得Fe-MOF纳米纤维膜。通过XRD、TEM、SEM、EDS图谱和FTIR表征，证实了Fe-MOF的正确合成及其在制备膜中的正确保留。通过磺胺甲恶唑（SMX）降解试验，评价了Fe-MOF纳米纤维膜作为电芬顿工艺催化剂的实用性和有效性。研究了强度（25和100 mA）、初始药物浓度（10 ~ 50 mg/L）和膜的可重复使用性等不同参数的影响。然后，对SMX和安替比林（ANT）组成的药物混合物进行降解评价，在25 mA下，4 h对每种药物的降解率分别为92.10%和87.43%。此外，通过清除剂测定确定了活性氧的种类。对其降解产物进行了研究，并通过ECOSAR程序对其毒性进行了预测，结果表明其环境毒性随矿化而消失。最后，鉴于在批量测试中获得的良好结果，在连续工作的系统中研究了该过程的行为，在用药物混合物处理的情况下实现了83.10%的稳定降解。这证实了Fe-MOF纳米纤维膜的稳定性，以及它的催化活性，使其适合长期处理。
通过测试SMX的初始浓度为10-50 mg/L，而不改变催化剂的量，并获得其降解曲线，研究了该系统的行为（图2c）。结果表明，在相同的反应时间下，随着初始SMX浓度的增加，其降解效率呈下降趋势。其中，10、25和50 mg/L的SMX初始浓度在处理1 h后分别降至1.96、7.64和14.30 mg/L。SMX降解遵循准一级动力学，速率常数呈现相同趋势。增加SMX的浓度需要溶液中存在更多的羟基自由基才能发生降解反应。同时，初始SMX浓度的增加导致降解过程中形成的中间体增加，这些中间体会通过自由基与SMX竞争。当初始污染物浓度增加时，这两个原因主要影响过程的缓慢。即便如此，该系统对高浓度污染物表现出显著的高氧化电位，这使得在短时间内有效地消除了药物。EC也受到SMX初始浓度增加的影响（表SM2）。在25 mA下处理90 min后，SMX浓度为10、25和50 mg/L时的EC值分别为0.299、0.113和0.064 kWh/g。结果表明，随着初始污染物浓度的增加，耗电量减少，但降解也较低。
为了评估这种材料的可重复使用性，在最高评估电流强度（100 mA）下进行了三次电芬顿循环，以确保纤维的性能和电阻，从而模拟比连续系统更极端的条件（图2d）。如图2d所示，Fe-MOF纤维膜的催化能力在三次循环中几乎保持不变，几乎完全降解了污染物，适合多次重复使用。Fe-MOF纳米纤维膜性能的轻微损失可能与保留在膜中的一些Fe-MOF颗粒的失活和脱落有关。此外，对每个循环中液相中的铁含量进行了分析，以确定材料可能的浸出，发现这种金属的最小释放量小于0.5%，这解释了药物消除效率的微小变化。此外，在本研究中，观察到Fe-MOF纳米纤维膜在多次使用后仍保持完整，没有破损或变形。因此，证实了这种材料在连续电芬顿系统中使用的可行性。
Fig.2. c) Profiles of SMX concentration at different initial concentration 50 -10 mg/L; d) Concentration of SMX using Fe-MOF nanofiber membrane in successive cycles at different time;
通常，废水含有不止一种污染物。因此，在实施连续系统之前，用SMX和ANT两种药物的混合物进行了测试。因此，分别显示了每种药物和两种药物混合物的电芬顿处理产生的降解曲线（图 2e）。通过准一级动力学调整计算出的相应动力学常数如图 2f 所示。
分析为SMX获得的值，可以清楚地看到，单独处理时的降解比在混合物中处理时要快得多（图 2e），获得的动力学常数值几乎翻了一番。此外，个体处理在处理3小时后获得了96.07% 的降解，而在混合物的情况下，在处理结束时实现了92.10%的SMX降解（表 SM3）。然而，在ANT的情况下，差异并不那么明显，在整个处理过程中，两种情况下的降解曲线非常相似，当单独处理和在混合物中处理时，最终降解率分别为92.54%和87.43%。因此，在混合物中处理时，ANT 的效率降低了5.1%。
另一方面，当比较混合物中存在的两种药物获得的结果时，可以看出，在整个处理过程中获得两者的降解曲线非常相似，SMX和ANT的降解率达到92.10%和87.43% 。两种分子的表观动力学常数非常接近。这表明在这种情况下，羟基自由基确实起到了非选择性氧化剂的作用。
Fig.3. e) Profiles of drugs degradation obtained for electro-Fenton treatment of individual and the mixture of 50 ppm SMX and 50 ppm ANT. Dashed lines depict the pseudo-first order kinetic fitting for all experiments with a R2 > 99 %. f) Apparent pseudo-first order constant
信息来源：农业纳米科技
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