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赵国华、赵红颖团队研究成果发表于Environmental Science & Technology,为同步去除低浓度、高毒性邻苯二酯类目标污染物提供新策略
发布时间:2021-02-25        浏览次数:10

近日,环境科学与技术领域权威期刊《环境科学与技术》(Environmental Science  & Technology)以Supplementary Journal  Cover(第二、三封面,亦称“补充期刊封面”)的形式,刊登了我校化学科学与工程学院赵国华教授、赵红颖教授团队题为“Selective  Photoelectrocatalytic Removal for Group-Targets of Phthalic  Esters”的研究成果。该研究成果提供了一种识别同一类邻苯二甲酸酯类(PAEs)中特征性邻苯二酯基基团的选择性光电催化氧化新策略,能够实现复杂污染水体中低浓度、高毒性邻苯二甲酸酯(PAEs)一类目标污染物的同步选择性去除。 

近年来,基于羟基自由基(•OH)的高级氧化技术(AOPs)无差别的强氧化能力受到了研究者的广泛关注。相关研究工作聚焦于去除低浓度高毒性的新兴污染物,例如内分泌干扰物、全氟化合物等。然而,在通常情况下,环境内分泌干扰物(EDCs)往往以ng/L-μg/L极低浓度共存于10-100mg/L的其他低毒性有机物复杂体系中。因此,在实际水处理过程中,往往有天然有机物或出水中残留有机物的存在,使得大量产生的•OH迅速被(107~108  MC-1  s-1)消耗于高浓度低毒性的非目标有机物上。这使得在出水时CODCr等宏观指标虽然达到了排放标准,但并未能有效去除这些高毒性难处理的污染物,不可避免带来潜在的环境风险。另一方面,这些环境内分泌干扰物种类繁多,同一类污染物往往结构相似、性质相近,且常常同时出现在待处理的污染体系中。例如,邻苯二甲酸酯类(PAEs),包含二甲酯、二乙酯、二正丁酯、二异丁酯以及二正辛酯等10余种,他们具有相似的邻苯二酯基结构,并均具有一定的生态环境风险和内分泌干扰活性,应尽可能同时去除。因此,如何发展一种选择性的高级氧化技术,应用于复杂共存的水体中去除一类低浓度高毒害的目标污染物,成为了目前的研究难点。

赵国华教授、赵红颖教授团队在研究工作中,采用模板法修饰的具有光子晶体结构的三维二氧化钛作为光阳极,构建了一种针对邻苯二甲酸酯类目标污染物的选择性识别表面,并通过光电催化产生的羟基自由基对富集在表面的邻苯二甲酸酯类进行氧化去除,并最终实现了对其内分泌干扰活性和水生毒性的消除。在10mgL-1其他低毒性有机物共存下,能够有效将9种30μg  L-1邻苯二甲酸酯类一并优先选择性完全去除,水生急性毒性和雌激素活性几乎100%消除。这一选择性光电催化策略减少了光电能量在低毒害有机物上的无效消耗,从而极大减少了运行成本,具有良好的应用前景。同时,该团队采用石英晶体微天平、固态核磁共振波谱、同位素动力学效应、原位顺磁共振波谱以及高分辨飞行时间质谱,对这种选择性识别和氧化去除机制进行了探讨,以期为复杂水体中选择性去除一类目标污染物提供参考和理论依据。

赵国华教授、赵红颖教授为该论文通讯作者,第一作者为化学科学与工程学院博士研究生蔡郡倬。相关研究工作得到了国家自然科学基金重点项目的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.est.0c07106


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