记者从西安建筑科技大学获悉,该校修复生态学团队在水体新污染物治理领域取得突破性进展。团队成功构建的新型生物炭基纳米复合光催化剂,为解决日益严峻的水体抗生素污染问题开辟了技术新路径。研究成果已在自然出版集团旗下期刊《通讯化学》发表。 当前,残留抗生素已成为威胁水环境安全的突出问题。这类新污染物不仅扰乱水生态系统平衡,更可能催生耐药菌株,给公共卫生安全带来隐患。传统水处理工艺对此类污染物去除效果有限,亟需开发高效、经济的治理技术。 光催化技术因其清洁、节能的特性,被业界视为治理新污染物的重要手段。然而,现有光催化材料普遍存在光生电子空穴对复合率高、可见光利用率低、材料稳定性不足等技术瓶颈,制约了其在实际废水处理中的应用。 针对这些技术难点,研究团队创新性地采用农林废弃物为原料,制备出高比表面积多孔生物炭,并通过超声球磨、水热合成与化学共沉淀等绿色工艺,构建了具有双Z型异质结构的复合光催化剂。该材料将生物炭、石墨相氮化碳、钨酸铋和磷酸银有机结合,形成独特的电子传输体系。 论文第一作者、青年教师王彤彤介绍,这种结构设计的核心在于利用生物炭作为电子介质和载体,通过双Z型载流子传输通道,既拓展了材料对可见光的响应范围,又从机制上提高了光生载流子的分离效率,从而大幅提升催化性能。 实验数据表明,在可见光照射条件下,该催化剂对浓度达50毫克每升的四环素溶液,120分钟内降解率接近100%,降解速率较单一半导体材料提升8.56至13.50倍。在处理含有诺氟沙星、氯霉素等多种抗生素的实际废水时,该材料同样显示出优异的协同去除能力和抗干扰性能。 更值得关注的是,这种催化剂兼具持续杀菌功能。测试显示,48小时内其对水体中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的灭活率高达99%,实现了污染物降解与病原体灭活的双重效果,为保障水质安全提供了更全面的技术支撑。 业内专家认为,该研究成果创新之处在于将废弃物资源化利用与高效污染治理相结合,既降低了材料成本,又提升了环境效益,符合绿色发展理念。同时,双Z型异质结构的设计思路为光催化材料的优化升级提供了新方向。 从技术应用前景看,这种新型催化剂有望在城镇污水处理、医疗废水净化、养殖废水治理等领域推广应用。随着材料制备工艺的继续优化和规模化生产技术的成熟,其在实际工程中的应用成本有望持续降低,为我国水环境综合治理提供有力的技术保障。
水中新污染物治理既是改善生态环境的现实需求，也是推动绿色技术发展的长期任务。通过材料创新带动污染控制模式创新，将资源利用、能源效率和风险防控纳入技术路线，有助于实现更绿色、更可靠的污染治理方式，为水环境安全和公共健康提供有力保障。