Fig. 1. (a) Immagini SEM di Fe-ISAs@CN, (b) immagine TEM di Fe-ISAs@CN, (c) HAADF-SEM di Fe-ISAs@CN , (D, e e f) Mappatura EDS. Attestazione:YANG Wu
Recentemente, il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Kong Lingtao dell'Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) ha preparato un catalizzatore a singolo atomo di ferro altamente attivo (Fe-ISAs@CN) che può attivare HNO 2 generare radicali liberi, ottenere una rapida rimozione degli inquinanti della sulfadiazina in soluzioni acquose. I relativi risultati sono stati pubblicati nel Journal of Colloid and Interface Science .
Sulfadiazina (SDZ), una sorta di antibiotico sintetico sulfadiazina, è ampiamente utilizzato nelle industrie cliniche e zootecniche. Però, a causa del suo uso su larga scala e dello scarico non qualificato di acque reflue, sempre più residui di antibiotici vengono rilevati nell'ambiente acquatico. Questi antibiotici sono ancora altamente tossici a concentrazioni molto basse. A causa della struttura chimica stabile della sulfadiazina, è difficile risolvere il problema residuo con la tecnologia di elaborazione convenzionale.
In questa ricerca, i ricercatori hanno sintetizzato il Fe(acac) 3 @ Precursore ZIF8 utilizzando un metodo solvotermico, e poi calcinato ad alta temperatura di 930 gradi Celsius per preparare un catalizzatore dodecaedrico Fe-ISAs@CN con morfologia uniforme e buona dispersione. La sua superficie ruvida e la struttura cava forniscono un'ampia superficie specifica ed espongono un gran numero di siti di adsorbimento.
I risultati degli esperimenti di degradazione hanno mostrato che 0,1 g/L Fe-ISAs@CN possono rimuovere il 91% di 20 mg/L SDZ entro 60 minuti in condizioni di pH acido.
"Abbiamo esaminato il meccanismo, e ho scoperto che quei siti attivi potrebbero attivare rapidamente HNO 2 in poco tempo, " disse Yang Wu, principale scienziato della ricerca, "Ha prodotto un gran numero di sostanze attive con una maggiore energia ossidante, e il sito di adsorbimento potrebbe adsorbire SDZ per assistere il processo di degradazione".
Fig. 2. Lo schema del meccanismo di attivazione nel sistema Fe-ISAs@CN /H2O2. Attestazione:YANG Wu
Il risultato ha dimostrato la rapida degradazione della sulfadiazina nell'intervallo ristretto. In combinazione con i dati LC-MS, hanno proposto le possibili vie di degrado. Dopo cinque cicli, il tasso di rimozione della sulfadiazina era ancora superiore all'80%, e la perdita di ferro nel catalizzatore era piuttosto piccola, indica una buona stabilità del materiale.
Questo lavoro rompe le rigide restrizioni del pH tradizionali di Fenton e fornisce nuove idee per la rimozione rapida e profonda dei microinquinanti nell'acqua da parte dei nanomateriali.
