
抗生素、全氟化合物等新污染物因浓度低、结构复杂,难以被传统水处理工艺去除,长期潜伏在水环境中威胁生态平衡与人体健康。11 月 30 日消息,昆明理工大学潘学军教授团队研发的可见光驱动钼酸铋 - 高碘酸盐体系,成功攻克这一治理痛点,对典型抗生素类新污染物去除率超 95%,相关成果已发表于国际权威期刊《应用催化 B:环境与能源》。
靶向突破,破解传统工艺降解难题
传统水处理工艺面对结构稳定的新污染物时,常陷入 “难降解、易残留” 的困境。潘学军团队深耕新污染物治理多年,此次从催化材料的核心特性入手,找到突破路径。团队聚焦钼酸铋催化材料的晶相调控,通过研究材料 “晶相 — 结构 — 性能” 的内在关联,为高效降解技术筑牢基础。
团队合成并对比了四种典型钼酸铋晶相,深入探究不同晶相在激活高碘酸盐时的性能差异,首次厘清了铋 — 氧键活性、三价铋暴露程度和表面电荷分离效率这三大关键影响因素。其中,二铋六氧化二钼凭借独特的奥里维利乌斯层状结构和出色的电子传导能力,展现出超强降解效能,可实现对典型抗生素氧氟沙星的超快速降解。更值得关注的是,该晶相材料在地表水、地下水等多种天然水体环境中,即便遭遇氯离子、硫酸根离子等共存离子干扰,或是处于连续流运行状态,都能保持高稳定性,为实际水环境治理提供了可靠的材料支撑。
与传统处理技术相比,这套新型光催化体系优势显著。它无需高温高压等苛刻反应条件,能耗大幅降低,且使用寿命长。既能高效吸附污染物,又能将其彻底分解,避免了处理过程中二次污染的产生,同时还便于对现有水处理设施进行改造升级,降低了技术推广的门槛。
广谱适配,拓展多类新污染物治理场景
该技术并非局限于抗生素处理,其广谱降解能力让全氟化合物、环境内分泌干扰物等多种棘手新污染物的治理看到曙光。其核心奥秘在于体系激活后产生的多种强氧化活性物种 —— 在可见光作用下,高碘酸盐被激活,生成羟基、碘酰、超氧等自由基,以及光生空穴、单线态氧等非自由基物种,这些活性物质氧化能力强且作用机制多样,能针对性攻克不同类型新污染物的降解难点。
对于碳 — 氟键键能极高、常规手段难以断裂的全氟化合物,体系中的羟基自由基与光生空穴可通过逐步攻击削弱碳 — 氟键稳定性,把长链全氟化合物转化为短链中间体,最终矿化为氟离子和二氧化碳;而对于双酚 A、邻苯二甲酸酯等环境内分泌干扰物,活性物种会优先氧化其酚羟基、酯基等 “激素活性结构”,让污染物先失去生物活性,再进一步分解为小分子产物,从根源上降低其环境危害。
稳步推进,加速技术落地赋能水环境治理
当前,团队正围绕该技术开展进一步的放大试验与工艺优化,重点探索其与其他处理工艺的耦合应用。后续该技术有望广泛应用于城镇污水提标改造、工业废水深度处理以及再生水的新污染物控制等场景。
潘学军团队表示,将结合不同区域水环境的特点和实际工程需求,持续深入研究新污染物的筛查方法、迁移转化规律,不断完善治理技术体系。随着这项技术的成果转化逐步推进,将为我国构建精准、高效、绿色的水环境治理体系提供有力的科技支撑,助力污染防治攻坚战,守护生态环境与人体健康安全。
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