抗病毒藥物被廣泛應(yīng)用于治療人和動(dòng)物流感、皰疹、乙肝等疾病，其在水環(huán)境中的持續(xù)釋放和積累會(huì)對(duì)城市水環(huán)境系統(tǒng)造成生態(tài)危害。研究表明，目前在大部分醫(yī)院廢水和城市污水處理廠出水和其受納環(huán)境水體中發(fā)現(xiàn)典型抗病毒藥物的殘留。利用電催化過(guò)程中的氧還原反應(yīng)（ORR）或電Fenton產(chǎn)生的H₂O₂來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中抗病毒藥物的去除是一種綠色、高效的水處理技術(shù)。高活性、高穩(wěn)定性和低成本的新型電催化材料開(kāi)發(fā)對(duì)水中抗病毒藥物的高效電化學(xué)深度處理和源頭控制具有關(guān)鍵作用。

近日，廣東省科學(xué)院測(cè)試分析研究所（中國(guó)廣州分析測(cè)試中心）省化學(xué)測(cè)量與應(yīng)急檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染化學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了一種通過(guò)雜原子自摻雜，構(gòu)建多缺陷位點(diǎn)類(lèi)石墨烯結(jié)構(gòu)生物碳電極的制備方法，并用于對(duì)水中藥物殘留的高效電催化降解。團(tuán)隊(duì)人員利用廢棄咖啡渣為原材料，制備了具有雜原子P、S自摻雜類(lèi)石墨烯結(jié)構(gòu)的生物碳電極，并以典型抗病毒藥物法維拉韋（FAV）為目標(biāo)物，實(shí)現(xiàn)了較寬濃度范圍的高降解率（99%~100%）。在電催化反應(yīng)過(guò)程中，生物碳電極的類(lèi)石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷和摻雜P、S原子的富電子活性位點(diǎn)催化O₂轉(zhuǎn)化生成H₂O₂，再催化分解為OH?，F(xiàn)AV在O₂^?-和OH?作用下最終礦化為CO₂和H₂O（礦化率91.3 %），同時(shí)目標(biāo)物在降解過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的生態(tài)毒性大為降低。該項(xiàng)成果發(fā)表在國(guó)際工程領(lǐng)域期刊Chemical Engineering Journal（IF=15.1），測(cè)試所（中廣測(cè)）為第一作者和通訊作者單位。

在另一項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)人員將Fe3O4納米顆粒沉積在還原氧化石墨烯（rGO）上并與蒙脫土（MMT）載體構(gòu)成的插層結(jié)構(gòu)，制備出新型MMT/rGO/ Fe₃O₄復(fù)合催化顆粒電極，并將其應(yīng)用于三維電Fenton體系中降解水中抗病毒藥物阿昔洛韋（ACV）。制備的新型復(fù)合催化顆粒電極具有高的比表面積、吸附位點(diǎn)和豐富的活性位點(diǎn)，在電催化過(guò)程中有利于H₂O₂的產(chǎn)生，可大幅提高目標(biāo)物的降解效率，在120 min內(nèi)，該三維電Fenton體系對(duì)ACV降解率可達(dá)到100%。MMT/rGO/ Fe₃O₄顆粒電極的適用范圍寬（pH 3 ~ 11），經(jīng)過(guò)10次循環(huán)后，ACV的降解效率仍可以達(dá)到90%以上。該項(xiàng)成果發(fā)表在Chinese Chemical Letters（IF=9.1）上，測(cè)試所（中廣測(cè)）為第一作者和通訊作者單位。

以上研究為城市水體中化學(xué)藥物殘留深度凈化處理和減輕城市污水處理系統(tǒng)負(fù)荷提供新的技術(shù)和方法，對(duì)控制城市次生水環(huán)境污染和人體健康風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

本研究獲得廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省科學(xué)院打造綜合產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心行動(dòng)專(zhuān)項(xiàng)等支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149543.

??????????https://doi.org/10.1016/j.cclet.2023.108514.

供稿：省科學(xué)院測(cè)試所

撰稿：雷永乾

審稿：黃丹?李宏榮?林晨

校稿：徐超??肖捷??章震