第一作者：Yong Xiao
通讯作者：何家洪 教授
通讯单位：重庆三峡大学环境与化学工程学院
通讯作者：Junjie Lin
通讯单位：长江师范学院材料科学与工程学院
DOI：10.1016/j.envres.2023.117863
金属有机框架（MOF）和 MOF 衍生材料作为环境催化剂引起了广泛的研究兴趣。本研究以棉纤维为基底，原位生长 ZIF-67，成功制备了一种复合材料（ZIF-67/CCot-8）。该材料具有优异的催化性能，显著提高了抗生素的降解效率。浓度为 0.05 g/L 的 ZIF-67/CCot-8 与 0.2 mM 过氧单硫酸盐（PMS）结合使用，可在 15 分钟内去除约 97% 的环丙沙星（CIP）以及 99% 的四环素和磺胺甲恶唑。该催化剂之所以具有如此高的催化效率，主要是因为 ZIF-67 纳米粒子均匀分布在棉纤维表面，提供了丰富的活性位点，从而显著提高了抗生素的降解效率。自由基淬灭实验和电子顺磁共振（EPR）分析表明，硫酸根自由基和单线态氧（1O2）是主要的活性物种。质谱法（MS）用于阐明 CIP 降解途径。此外，还观察了不同水环境（自来水、处理过的水和未经处理的水）中大豆芽的根和茎的生长情况。结果表明，降解后的 CIP 溶液对植物生长的抑制作用明显改善，表明降解水溶液的毒性大大降低。为了验证 ZIF-67/CCot-8/PMS 系统的实用性，设计了一种连续流水处理装置。该系统在 180 分钟内清除了 98% 的 CIP 溶液，证明了其出色的耐久性。这项研究为利用 MOF 衍生材料有效去除抗生素提供了一条潜在的途径。
Fig. 1. SEM images of ZIF-67/CCot-7 (a1, a2); ZIF-67/CCot-8 (b1, b2); and ZIF-67/CCot-9 (c1, c2).
Fig. 2. XRD patterns of (a) ZIF-67, ZIF-67-8, and ZIF-67/CCot-8 and (b) ZIF-67/CCot-7, ZIF-67/CCot-8, and ZIF-67/CCot-9.
Fig. 3. (a) XPS full spectra of ZIF-67 and ZIF-67/CCot-8, (b) C 1s spectrum of ZIF-67/CCot-8, (c) Co 2p spectrum of ZIF-67/CCot-8, and (d) N 1s spectrum of ZIF-67/CCot-8.
Fig. 4. (a) Degradation performance of different catalysts, (b) effects of catalyst dosage, and (c) effects of catalyst PMS dosage. Conditions: Catalyst = 0.05 g/L, CIP = 10.0 mg/L, PMS = 0.2 mM, Temperature = 25 °C, and pH = 6.8.
Fig. 5. (a) Effects of pH, (b) Cl−, (c) HCO3−, and (d) NO3−. Conditions: catalyst = 0.05 g/L, CIP = 10.0 mg/L, PMS = 0.2 mM, Temperature = 25 °C, and pH = 6.8.
Fig. 6. (a) Reactive species quenching experiments for CIP, (b) measured EPR spectra by using DMPO, (c) EPR spectra of DMPO-O2∙− , and (d) EPR spectra of DMPO-1O2. Conditions: Catalyst = 0.05 g/L, CIP = 10.0 mg/L, PMS = 0.2 mM, Temperature = 25 °C, and pH = 6.8.
Yong Xiao, Jiahong He, Jibin An, Taiping Xie, Junjie Lin, Highly efficient activation of peroxymonosulfate by ZIF-67 anchored cotton derived for ciprofloxacin degradation, Environmental Research, 2024, https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117863
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