用石墨电极在水溶液中电氧化阿莫西西林:利用HRMS优化降解和解密副产品

科学领域:

• 环境化学环境化学
• 水处理技术水处理技术
• 电化学 电化学 电化学

背景情况:

• 抗生素是全球水生环境中新兴关注的重要污染物 (CEC).
• 传统的水处理方法难以消除这些持续存在的污染物.
• 电化学氧化 (EO) 为CEC去除提供了一个可行的替代方案.

研究的目的:

• 为了研究常见抗生素阿莫西西林 (AMOX) 的电化学氧化.
• 使用石墨板电极优化EO参数以实现高效的AMOX降解.
• 为了阐明AMOX氧化分解的降解途径和副产品.

主要方法:

• 使用低成本,活性碳基石墨板电极作为阳极和阴极.
• 优化的参数包括pH值,电流密度,电极表面积,电解质度和处理时间.
• 使用光二极管阵列 (HPLC-PDA) 检测的高性能液态染色学分析了降解效率.
• 使用高分辨率质谱法 (HRMS) 与超高性能液体染色学-四极飞行时间质谱法 (UPLC-Q-ToF-MS) 结合,确定了降解产物和降解机制.

主要成果:

• 确定了AMOX去除的最佳条件:pH值9,45 mA cm−2,电极表面积81 cm2,电解质6 mM,处理时间60 分钟.
• 在最佳条件下,获得了40毫克L-1AMOX的94%的去除,90%的COD和46%的TOC去除.
• 较高的AMOX度需要增加电流密度和处理时间,以有效地去除TOC.
• 确定了关键的降解机制,包括氧化,β-乳酸环裂变和环形.

结论:

• 使用石墨电极的电化学氧化对于降解水生系统中的阿莫西西林是有效的.
• 优化操作参数对于最大限度地提高污染物清除效率至关重要.
• 该研究确定了碳酸作为最终氧化副产品,有助于更好地了解AMOX的环境命运.