多孔生物炭基单原子锰催化剂活化过一硫酸盐对抗生素抗性菌的灭活性能研究
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摘要: 本研究以葡萄糖为碳源、三聚氰胺为氮源、氯化钠(NaCl)为致孔剂、乙酰丙酮锰为锰源,经“球磨-煅烧”工艺制备多孔生物炭基单原子锰催化剂(MnCN),并围绕其制备工艺优化、活化过一硫酸盐(PMS)灭活抗生素抗性菌(ARB)的性能及内在机制展开探究。结果显示,当NaCl投加量为15 g、乙酰丙酮锰的投加量为75 mg时,所制备的MnCN催化剂性能最优。该催化剂具有多孔结构,BET比表面积达369.13 m2·g-1,Mn元素以单原子形式锚定于碳基体上。在应用性能方面,MnCN/PMS体系反应30 min即可实现ARB对数去除率达6.45,且在pH为3~9范围内表现出稳定的高催化效率。同时,该体系对共存阴离子具有较强耐受性,抗水质干扰能力突出。机制分析表明,MnCN/PMS体系的作用过程以催化剂介导电子转移的非自由基路径为主导,不仅实现了ARB的高效灭活,而且能显著抑制ARGs水平转移,减少耐药性扩散风险。本研究成果可为水耐药性污染的精准防控提供技术参考。
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