广西医科大学药学院靳荣华副教授团队在高效降解水中抗生素研究领域取得重要进展,相关研究成果以“Enhancing bimetallic redox cycling by Olsalazine-based MOF to achieve efficient removal of ofloxacin”为题,发表在工程技术领域权威期刊《Separation and Purification Technology》,该论文第一作者是广西医科大学药学院硕士生卢佳玉、欧阳啊露为共同第一作者,煤燃烧国家重点实验室徐国荣与广西民族大学化学化工学院范玲为共同通讯作者,广西医科大学药学院靳荣华副教授为第一通讯作者。
研究背景:
随着抗生素的广泛使用,水体中的抗生素氧氟沙星(OFL)残留问题日益严重。这些残留物对人类健康和生态系统构成了潜在威胁。传统的水处理技术往往无法有效去除这些污染物,而MOF因其独特的结构和功能化特性,为解决这一问题提供了新的思路。
CUMSs/Olsa(Fe,Cu)制备过程和降解OFL机理示意图
研究亮点:
1.创新材料: 以临床一线结肠炎用药奥沙拉嗪为配体,合成了一种新型的双金属MOFs (CUMSs/Olsa(Fe,Cu)),该材料在水处理领域展现出巨大的潜力。
2.高效降解:奥沙拉嗪通过加速Fe(III)/Fe(II)和Cu(II)/Cu(I)的氧化还原循环过程,显著提高了催化剂的性能。
3.自降解特性: 与传统MOFs相比,该CUMSs/Olsa(Fe,Cu)可以在水处理期间自降解,简化了处理过程,同时减少了环境污染。
4.重复使用性: CUMSs/Olsa(Fe,Cu)MOF表现出优异的催化效率和可重复使用性,为水处理提供了一种经济有效的解决方案。
研究方法:
研究团队通过傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术,成功构建并表征了CUMSs/Olsa(Fe,Cu)。实验结果表明,这种类杨梅MOF具有高比表面积和大孔径,有利于抗生素分子的吸附和催化降解。
CUMSs/Olsa(Fe,Cu)的表征
CUMSs/Olsa(Fe,Cu)的表征
研究结果:
实验证明,CUMSs/Olsa(Fe,Cu)在催化降解氧氟沙星(OFL)方面表现出色。通过液相色谱-质谱(LC-MS)分析,研究团队揭示了OFL的降解途径,包括脱羧、去甲基、哌嗪环裂解等反应,最终转化为无害的终产物。
CUMSs/Olsa(Fe,Cu)的催化性能
CUMSs/Olsa(Fe,Cu)的性能优化
CUMSs/Olsa (Fe,Cu) 降解OFL的机理
OFL的降解途径及其中间体毒性预测
结论:
这项研究不仅为水处理领域提供了一种高效、环保的新材料,而且其自降解特性和重复使用性,使其在实际应用中更具吸引力。这项工作为环境修复和可持续发展提供了宝贵的见解。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.129521