锰氧化物的生物合成及其高效活化高碘酸盐降解磺胺甲恶唑OA

【目的】本研究旨在应对因在人类医疗和畜禽水产养殖广泛使用所带来的环境残留与生态风险问题。【方法】利用细菌Bacillus cereus合成锰氧化物(BioMnO_(x)),并用于催化过高碘酸盐(PI)降解以磺胺甲恶唑(SMX)为模型的抗生素污染物。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等等表征手段证实了BioMnO_(x)的合成。【结果】以BioMnO_(x)为催化剂活化PI降解SMX的试验结果表明:在PI投加量为1 mmol·L^(-1),BioMnO_(x)投加量为0.2 g·L^(-1),溶液初始pH为5,污染物溶液为20 mg·L^(-1)时,5 min内SMX的降解效率可达到99.8%。此外,BioMnO_(x)/PI体系对氟喹酮类抗生素也具有良好的降解效果,表明其适用性广泛。自由基淬灭试验和EPR试验表明,体系中产生的活性物质是单线态氧(^(1)O_(2))和自由基(·OH)。其中,起主要的作用的是^(1)O_(2)。通过LC/MS技术检测到了SMX降解过程中的主要中间产物,并提出了SMX被氧化去除的主要降解路径,阐明了其反应机制。植物毒性试验表明,BioMnO_(x)/PI体系降低了SMX的环境危害。【结论】BioMnO_(x)/PI体系在抗生素降解方面展现出高效和稳定的效果,不仅具有处理复杂医疗废水中抗生素污染的潜力,也为环境中抗生素废水治理提供了切实可行的解决方案。