基于PDI/阳光催化体系对“FQs-产物FQs”转化机制研究

Developing an efficient, environmental-friendly technology and conducting the application to antimicrobial contamination remediation in water is a hot spot. Previous studies have found that some of the typical fluoroquinolone antibacterial (FQs) can produce the substances that are commercially available, similar maternal structures and potentially ecologically risky (product FQs). The present study plans to investigate the transformation mechanism of “FQs-product FQs” by using a novel perylene diimide (PDI) supramolecular material under sunlight irradiation. The research contents include the establishment of the SPE-LC/MS/MS analysis method for FQs, elucidating the kinetics behavior relation of FQs and product FQs, revealing the action rule of reactive species for the transformation of “FQs-product FQs”. Further, the ecological risks of maternal FQs, product FQs and reaction solutions were evaluated, and finally the conditions to reduce the ecological risk of FQs were proposed. The results will provide theoretical basis and technical support for the FQs remediation in typical water. Simultaneously, the fate of FQs will be further illuminated.

开发高效、环境友好型的技术并应用于抗菌药污染水体的修复是现今热点。研究发现，在降解过程中部分典型氟喹诺酮抗菌药（FQs）会转化成为市场在售的、与其母体结构相似且具有生态风险的物质（产物FQs）。本课题拟利用新型苝酰亚胺（PDI）超分子材料在阳光下降解FQs污染物，重点剖析“FQs-产物FQs”转化机制。研究内容包括：建立典型FQs的SPE-LC/MS/MS分析方法；确定FQs与产物FQs的动力学行为关系；揭示活性物种对“FQs-产物FQs”转化的作用规律；评估母体FQs、产物FQs和反应液的抑菌活性并提出降低FQs处理液生态风险的条件。研究成果将为PDI/阳光催化体系应用于典型水体中FQs的污染修复提供理论基础和技术支撑；同时，将进一步阐明FQs的环境归趋。

开发高效、环境友好型的技术并应用于新污染物（如抗菌药、非甾体抗炎药）污染水体的修复是现今热点。研究发现，在降解过程中部分典型新污染物会转化成为市场在售的、与其母体结构相似且具有生态风险的物质。本研究利用新型苝酰亚胺（PDI）超分子材料在可见光或者实际阳光下降解典型新污染物，并重点剖析新污染物转化机制。.本研究制备PDI催化剂、碳量子点掺杂的PDI催化剂、PDI催化膜、CNBN催化膜。主要研究内容包括：（1）PDI/CQDs处理水中萘普生；研究不同波长光源以及全波段光源对萘普生以及萘普生的主要产物降解效果发现，波长越短，萘普生降解效果越好，且实验验证PDI/CQDs材料中光生电子和空穴具有很好的分离效果；（2）为改善粉末催化剂的回收与再利用问题，以PDI为基础，用醋酸纤维膜为载体，研发PDI催化膜，并利用太阳光激发PDI膜的方式对海水养殖废水中的FQs进行污染修复，深入研究反应过程的活性物种参与机制和污染物的转化路径，验证PDI膜在海水养殖废水中应用的能力；（3）制备CNBN催化膜，通过表征手段探究CNBN催化膜的结构，并通过动力学实验探究体系中主要活性物种，发现O2•－对FQs的降解起主要作用。考察制备的CNBN膜在FQs污染的淡水养殖废水修复中的长期应用及循环利用能力，经过40天以上的回收实验，CNBN催化膜仍具有良好的催化性能，并且结构仍保持稳定。.研究中重要成果包括（1）揭示PDI基催化材料的结构、活性位点及其对水体中PPCPs-产物PPCPs的去除机理；（2）搞清“FQs-产物FQs”的转化机制，活性物种对“FQs-产物FQs”转化作用规律，并评估FQs反应液的抑菌活性，并提出降低FQs处理液生态风险的条件。研究成果为PDI/阳光催化体系、CNBN/阳光催化体系应用于典型水体中新污染物的污染修复提供理论基础和技术支撑。