Fig. 1. (a) SEM-bilder av Fe-ISAs@CN, (b) TEM-bild av Fe-ISAs@CN, (c) HAADF-SEM av Fe-ISAs@CN , (d, e och f) EDS-kartläggning. Kredit:YANG Wu
Nyligen, forskargruppen ledd av prof. Kong Lingtao från Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) förberedde en mycket aktiv en järnatomkatalysator (Fe-ISAs@CN) som kan aktivera HNO 2 för att generera fria radikaler, uppnå snabbt avlägsnande av sulfadiazinföroreningar i vattenlösningar. De relevanta resultaten publicerades i Journal of Colloid and Interface Science .
Sulfadiazin (SDZ), ett slags syntetiskt sulfadiazinantibiotikum, används i stor utsträckning inom klinisk och djurhållningsindustri. Dock, på grund av dess storskaliga användning och okvalificerade utsläpp av avloppsvatten, allt fler antibiotikarester upptäcks i vattenmiljön. Dessa antibiotika är fortfarande mycket giftiga vid mycket låga koncentrationer. På grund av den stabila kemiska strukturen av sulfadiazin, det är svårt att lösa restproblemet med konventionell processteknik.
I denna forskning, forskare syntetiserade Fe(acac) 3 @ZIF8 prekursor med en solvotermisk metod, och kalcinerades sedan vid en hög temperatur av 930 grader Celsius för att framställa en dodekaedrisk Fe-ISAs@CN-katalysator med enhetlig morfologi och god dispersion. Dess grova yta och ihåliga struktur ger en stor specifik yta och exponerar ett stort antal adsorptionsställen.
Resultaten av nedbrytningsexperiment visade att 0,1 g/L Fe-ISAs@CN kunde avlägsna 91 % av 20 mg/L SDZ inom 60 minuter under sura pH-förhållanden.
"Vi tittade på mekanismen, och fann att de aktiva platserna snabbt kunde aktivera HNO 2 på en kort tid, sa Yang Wu, ledande forskare inom forskningen, "Det producerade ett stort antal aktiva substanser med starkare oxiderande energi, och adsorptionsstället kan adsorbera SDZ för att underlätta nedbrytningsprocessen."
Fig. 2. Schemat för aktiveringsmekanismen i Fe-ISAs@CN/H2O2-systemet. Kredit:YANG Wu
Resultatet visade den snabba nedbrytningen av sulfadiazin i det begränsade intervallet. I kombination med LC-MS-data, de föreslog möjliga nedbrytningsvägar. Efter fem cykler, avlägsnandet av sulfadiazin var fortfarande högre än 80 %, och förlusten av järn i katalysatorn var ganska liten, vilket tyder på god stabilitet hos materialet.
Detta arbete bryter igenom den traditionella Fentons stränga pH-begränsningar och ger nya idéer för snabbt och djupgående avlägsnande av mikroföroreningar i vatten med nanomaterial.
