華理團(tuán)隊(duì)：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(guó)家環(huán)境保護(hù)化工過(guò)程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周磊團(tuán)隊(duì)與隋倩團(tuán)隊(duì)共同合作在中國(guó)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(jí)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(tuán)在氧化環(huán)境中具有很強(qiáng)的反應(yīng)惰性，限制了AOPs對(duì)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(jí)還原技術(shù)（advanced reduction processes，ARPs），實(shí)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(shí)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(dá)到了100%和46%；同時(shí)FF的毒性削減效果和脫鹵效率呈線性負(fù)相關(guān)（R²=0.97，p<0.01）。與羥基自由基（hydroxyl radical，?OH）體系相比，無(wú)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(jì)算結(jié)果表明，F(xiàn)F的含氯官能團(tuán)比其他官能團(tuán)更容易受到CO₂^·-的親核進(jìn)攻，進(jìn)而誘導(dǎo)后續(xù)脫鹵過(guò)程。除FF外，CO₂^·-體系對(duì)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(duì)天然水體組分和溶液pH具有良好的耐受性，而且在實(shí)際地下水中具有卓越的降解性能，證明CO2·-體系具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。總之，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。