近日，環(huán)境室在針對(duì)水體中難降解抗生素去除的實(shí)用型非均相芬頓催化劑開(kāi)發(fā)方面取得新進(jìn)展。研究成果以“Readily separable and stable CoFe2O4 beads for activating peroxymonosulfate to degrade lomefloxacin hydrochloride: Optimization, performance and degradation mechanism”為題在線發(fā)表在工程技術(shù)領(lǐng)域期刊Separation and Purification Technology（中科院1區(qū)Top期刊，IF：8.6）（https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.124975）上。環(huán)境室王勛亮為論文第一作者，環(huán)境室張藝鐘博士和天津大學(xué)海洋學(xué)院張辰副教授為論文共同通訊作者。

鹽酸洛美沙星（LMH）是一種廣泛應(yīng)用于抗感染的氟喹諾酮類抗生素。作為一種新興污染物，由于存在相對(duì)穩(wěn)定的喹諾酮環(huán)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定不易自然分解，當(dāng)進(jìn)入水環(huán)境將對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在威脅。近年，基于磁性CoFe2O4活化過(guò)硫酸鹽（PMS）產(chǎn)生高活性氧化物種的環(huán)境催化技術(shù)得到了持續(xù)關(guān)注和廣泛研究。然而，CoFe2O4活化PMS過(guò)程產(chǎn)生的大量H+腐蝕CoFe2O4晶格結(jié)構(gòu)導(dǎo)致鈷和鐵離子溶出，降低催化活性并帶來(lái)重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，粉末態(tài)CoFe2O4因其表面能較高，在合成過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)團(tuán)聚效應(yīng)，且催化反應(yīng)后固液磁分離過(guò)程依然無(wú)法解決催化劑組分流失難題。因此，降低催化過(guò)程CoFe2O4金屬離子溶出，改善CoFe2O4回收便利性，避免團(tuán)聚失活等關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題的協(xié)同解決是CoFe2O4基非均相芬頓催化劑走向大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。

基于此，本研究工作將原位生長(zhǎng)于中空玻璃微球表面的CoFe2O4包埋于海藻酸鈣凝膠球中，賦予CoFe2O4穩(wěn)定催化活性和便于回收優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合催化小球不僅具有良好的抗生素降解性能還可方便地回收利用。XPS表征表明，復(fù)合催化小球被PMS活化后電子在過(guò)渡金屬之間發(fā)生了轉(zhuǎn)移，保證了活性物種穩(wěn)定產(chǎn)生。EPR表征和猝滅實(shí)驗(yàn)表明，參與LMH降解的主要活性物種為·OH和SO4·-。重要的是，復(fù)合催化小球中海藻酸鹽中的羧酸根和催化界面Fe和Co的配位鎖定作用使降解反應(yīng)后過(guò)渡金屬的浸出濃度非常低（Co：0.089 mg/L；Fe:0.014 mg/L）。本研究為設(shè)計(jì)合成具有良好穩(wěn)定性和環(huán)境友好的金屬基非均相芬頓催化劑提供了一種新的范式，具有潛在的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、天津市自然科學(xué)基金、中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)資金的支持。

材料表征、催化性能和機(jī)理圖：（a）SEM表征；（b）TEM表征；（c）VSM及磁分離性能；（d）降解路徑；（e）催化機(jī)理