阳光驱动下苝酰亚胺负载膜光催化降解海水养殖废水中氟喹诺酮类药物的研究

海水养殖废水中新污染物残留问题引起人们的关注.本研究将有机超分子光催化剂苝酰亚胺(PDI)负载于醋酸纤维膜上制备了苝酰亚胺负载膜(PDI膜)并将其应用于海水养殖废水中去除氟喹诺酮类药物(FQs).PDI膜的微观结构通过扫描电子显微镜进行了确定.紫外可见漫反射光谱表明PDI膜保留了 PDI的光响应能力.傅里叶红外变化光谱证明了 15次循环降解FQs后PDI膜化学结构仍保持稳定.阳光下,PDI膜在海水养殖废水中对二氟沙星(DIF)等FQs的表观降解速率常数在4.2×10-2min-1以上.在DIF的降解过程中,h+、·OH、O2·-和1O2起主要作用,其中·OH、O2·-和1O2的稳态浓度分别为4.8×10-14、1.8×10-9和1.1×10-11mol·L-1.PDI膜在阳光下可在水中产生H2O2,其生成量与太阳光功率密度以及水中含有的电子供体都呈正相关.单因素实验表明,海水中常见共存物质会抑制DIF的光催化降解,但高盐度对PDI膜的光催化活性影响不大.通过三维荧光技术证实了阳光下PDI膜对海水养殖废水中的DIF具有长效矿化能力.另外,PDI膜在海水养殖废水中的15次循环利用后仍保持良好的光催化性能.结合LC-MS/MS技术推断出DIF降解途径主要包括甲基哌嗪环的开环以及喹诺酮结构的开环、亲电取代和氧化反应.最后,抗菌活性实验直观展现了 PDI膜在阳光下清除FQs抑菌药性残留的能力.