工業去除|可見光照射下單斜晶BiVO4和微藻光能催化降解磺胺二甲嘧啶的機理

2021-01-14 抗生素與抗性基因

Abstract:

To improve the efficiency of antibiotic degradation, the photosynergistic performance of bismuth vana-date (BiVO4) with a microalga, Dictyosphaerium sp., was demonstrated under visible-light irradiation for the first time. Sulfamethazine (SM2) was selected as a representative sulfanilamide antibiotic, and the photocatalytic degradation mechanism of SM2 was evaluated in media via the BiVO4 algae system. The hydrothermally synthesized sample was characterized using X-ray powder diffraction, X-ray photoelec- tron spectroscopy, ultraviolet visible diffuse reflectance spectroscopy, transmission electron microscopy, Brunauer Emmett Teller surface area, and Fourier transform infrared spectroscopy techniques. The re- sults demonstrated that the prepared photocatalyst corresponded to phase-pure monoclinic scheelite BiVO4 . The synthesized BiVO4 showed superior photocatalytic properties under irradiation with visible light, and more than 80% of photocatalytic degradation efficiency was obtained by the BiVO4 algae system. Based on quenching experiments, the photocatalytic degradation of SM2 in the BiVO4 algae system was primarily accomplished via the generation of triplet state dissolved organic matter, and hydroxyl radicals played a small role in the degradation process. The direct oxidation of holes made no contri- bution to the degradation. Metabolomics data showed that a total of 91 metabolites were significantly changed between the two comparison groups (algae SM2 group vs algae group; algae BiVO4 SM2 group vs algae BiVO4 group). The glycometabolism pathways were increased and the tricarboxylic acid cycle was activated when BiVO4 was present. The study provides a distinctive approach to remove antibiotics using visible light in the aqueous environment.

中文摘要:

  為了提高抗生素降解效率,首次研究了釩酸鉍(BiVO4)與微藻Dictyosphaerium sp.在可見光照射下的光催化降解性能。以磺胺類抗生素磺胺嘧啶(SM2)為例,通過BiVO4-藻類體系研究了SM2在介質中的光催化降解機理。採用X射線粉末衍射、X射線光電子能譜、紫外-可見漫反射光譜、透射電子顯微鏡、Brunauer-Emmett-Teller比表面積和傅立葉變換紅外光譜等技術對水熱合成樣品進行了表徵。結果表明,所製備的光催化劑為相-純的單斜晶系白鎢礦BiVO4。合成的BiVO4在可見光照射下表現出優異的光催化性能,其中BiVO4-藻類體系的光催化降解率可達80%以上。淬滅實驗表明,在BiVO4-藻類體系中,SM2的光催化降解主要是通過生成三態溶解有機物來完成的,羥基自由基在降解過程中作用較小,而孔洞的直接氧化對降解沒有影響。代謝組學數據顯示,兩個對照組(藻類-SM2組與藻類組;藻類-BiVO4-SM2組與藻類-BiVO4組)之間共有91種代謝物發生了顯著變化。當BiVO4存在時,糖代謝途徑增加,三羧酸循環被激活。這項研究提供了一種在水環境中利用可見光去除抗生素的獨特方法。

 

 

 

 

 

 

以上為個人理解,僅供參考。詳細信息可參見原文。

原文連結:https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116220

 



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