光催化耦合微生物同步降解四环素类抗生素
2019/6/9 22:49:18 火行

    

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     光催化耦合微生物同步降解污染物技术(Inimate coupling of photocatalysis and biodegradation, ICPB)是近年来兴起的新型污染物降解技术，在ICPB体系中，光催化材料与微生物负载于同一载体上，难降解化合物首先在光催化作用下被转化为可生物降解的物质，随后在微生物的代谢作用下被进一步降解，该过程的循环进行，可将化合物有效降解甚至实现完全矿化。这项技术将高效快速反应的光催化技术同应用对象广泛的微生物降解技术实现优势互补，为水体中污染物深度降解提供了新的思路。

     传统观念认为光催化氧化会对微生物的生存和活性造成危害，为了保证微生物活性不受到光照和光催化活性基团的影响，ICPB的体系运行过程中，光催化反应通常只发生于载体表面，而微生物代谢只发生在载体的内部。该运行过程可能会造成两个方面的问题：第一，载体内部没有充足的光照，需要提高光催化材料的负载量以保证光催化反应的效率；第二，忽略了光照条件下微生物与光催化材料之间的电子转移，而这一过程已多次被证明有利于污染物降解和环境修复。

     为此，中国科学院城市环境研究所的赵峰团队在环境科学领域TOP期刊Water Research上发表的一篇论文“Light-excited photoelectrons coupled with bio-photocatalysis enhanced the degradation efficiency of oxytetracycline(Water Research 143 (2019)589-598)”通过使用更大孔隙率载体(孔隙率达95%)的方法，在充分发挥光催化氧化作用的基础上，激发了微生物与半导体材料在光照条件下的电子传递作用，不仅实现了水体中四环素类抗生素的高效降解，还降低了ICPB体系中光催化材料的需求量。研究结果表明，在静态体系中，在初始浓度为10 mg/L的情况下，约96%的四环素可以在2小时内被有效去除；在水力停留时间为4小时的动态体系中，约94%的四环素降解率可以保持400小时。此外，β-载脂蛋白-土霉素(β-apo-oxytetracycline)作为四环素降解的主要产物，可以在土壤中稳定存在(其半衰期约为270天)，而在该体系中可将其在10分钟内降解，体现了该耦合体系对中介代谢产物具有较好的去除能力。

    

    

     作者简介

     会飞的鱼，女，博士，从事固废处理及资源化，现就职于大连海事大学。

     火行科研Club成员。

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