華理團隊：利用二氧化碳自由基化解鹵代抗生素處理難題 Engineering

華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院國家環(huán)境保護化工過程環(huán)境風(fēng)險評價與控制重點實驗室周磊團隊與隋倩團隊共同合作在中國工程院院刊《Engineering》2024年6月刊發(fā)表《二氧化碳自由基誘導(dǎo)鹵代抗生素的同步降解、脫鹵和毒性削減》一文，指出高級氧化技術(shù)（advanced oxidation processes，AOPs）在水處理領(lǐng)域已被廣泛用于降解各類新污染物，但由于含鹵官能團在氧化環(huán)境中具有很強的反應(yīng)惰性，限制了AOPs對鹵代抗生素的脫鹵和毒性削減效果。為克服上述缺陷，文章以氟苯尼考（florfenicol，F(xiàn)F）為代表性污染物，利用二氧化碳自由基（carbon dioxide radical anions，CO₂^·-）為主導(dǎo)的高級還原技術(shù)（advanced reduction processes，ARPs），實現(xiàn)了鹵代抗生素的同步降解、脫鹵和毒性削減。結(jié)果表明，在CO₂^·-體系中FF實現(xiàn)了完全降解和高效脫鹵，120 min內(nèi)脫氯和脫氟效率分別達到了100%和46%；同時FF的毒性削減效果和脫鹵效率呈線性負相關(guān)（R²=0.97，p<0.01）。與羥基自由基（hydroxyl radical，?OH）體系相比，無鹵產(chǎn)物生成是CO₂^·-體系具有更好毒性削減效果的主要原因。產(chǎn)物鑒定和密度泛函理論（density functional theory，DFT）計算結(jié)果表明，F(xiàn)F的含氯官能團比其他官能團更容易受到CO₂^·-的親核進攻，進而誘導(dǎo)后續(xù)脫鹵過程。除FF外，CO₂^·-體系對包括氯霉素（CAP）、甲砜霉素（THA）、雙氯芬酸（DLF）、三氯生（TCS）和環(huán)丙沙星（CIP）在內(nèi)的多種鹵代抗生素均表現(xiàn)出良好脫鹵效果（>75%）。文章指出，該體系不僅對天然水體組分和溶液pH具有良好的耐受性，而且在實際地下水中具有卓越的降解性能，證明CO2·-體系具有很強的應(yīng)用潛力?？傊?，文章闡明了CO₂^·-用于鹵代抗生素同步降解、脫鹵和毒性削減的可行性。