近年来，水体中的药物和个人护理品（PPCPs）污染已成为严峻的环境问题。其中，萘普生（NPX）和双氯芬酸（DCF）这两种常见消炎药因其持久性、生物活性和难降解特性，其在水环境中的存在对生态系统和人类健康构成严重威胁。传统处理方法往往无法将这类污染物完全去除，因此亟需开发高效且环境友好的替代技术。

本研究合成了一种新型蒙脱土负载铜铁氧体（MMT@CuFe₂O₄）复合材料，并将其应用于过一硫酸盐（peroxymonosulfate，PMS）活化过程，以实现对NPX和DCF的降解。结构分析结果证实该催化剂已成功制备，其比表面积为43.55 m²/g，平均孔径为11.89 nm，粒径为12.50 nm。采用响应面法（response surface methodology，RSM）结合方差分析（ANOVA）对工艺参数的影响及交互作用进行分析，结果显示模型拟合度良好（R²>0.89，p<0.0001）。在最优工艺条件（pH值为9、PMS投加量为1.497 mM、反应时间为 21.95 min、污染物浓度为5 mg/L、催化剂投加量为151.64 mg/L）下，DCF和NPX的去除率分别达到99.91%和95.41%。阴离子对污染物去除效果的抑制作用顺序为：磷酸根>硫酸根>硝酸根>碳酸氢根>氯离子。矿化率超过80%，且五日生化需氧量（BOD₅）与化学需氧量（COD）的比值（BOD₅/COD）大于0.4，表明污染物已转化为可生物降解产物；经鉴定，间二甲苯、2-氧代丙酸和2-吲哚酮为最终降解中间产物。通过植物生长毒性评估可知，目标体系的相对生长率为95.19%。自由基猝灭实验结果表明，单线态氧（¹O₂）、超氧阴离子自由基（O₂^•-）、羟基自由基（•OH）和硫酸根自由基（SO₄^•-）是降解过程中的主要活性物种。此外，本研究还对比了不同活化方法下PMS的反应计量效率（reaction stoichiometric efficiency，RSE），结果显示MMT@CuFe₂O₄催化剂的活化效率最高。

这项研究不仅提供了一种高效降解药物污染物的技术方案，更展示了多自由基协同活化机制在高级氧化过程中的巨大潜力。MMT@CuFe₂O₄催化剂的原料易得、制备简单、可磁性回收、环境友好，适用于实际水体处理（自来水、污水厂出水）未来可进一步探索工业化应用参数和连续流反应器设计。

文章信息

Environmental Surfaces and Interfaces

Degradation of naproxen and diclofenac from aqueous solutions via catalytic activation of peroxymonosulfate using MMT@CuFe2O4

Mohammad1Reza Zare, Nezamaddin Mengelizadeh, Zeinab Alizadeh, Morteza khodadadi Saloot, Mohammad Darvishmotevalli, Fatemeh Kazemi, Abdolrasoul Rahmani, Zeinab Habibi

https://doi.org/10.1016/j.esi.2025.09.002 

期刊简介

Environmental Surfaces and Interfaces

Environmental Surfaces and Interfaces 报道环境表界面相关的研究，重点关注环境污染控制过程中的表界面行为，包括气液、液-液、气-固、液-固、固-固和生物界面。本刊欢迎环境表面和界面相关的基础理论研究、仪器和方法的开发，以及其它相关的实验室和现场实验研究。

ESI由科爱与北京师范大学珠海校区合作运营，期刊主编由北京师范大学珠海校区敖志敏教授和阿德莱德大学王少彬教授担任。