陕西中医药大学发表中药废水处理最新研究成果

近期，陕西中医药大学药学院硕士研究生朱梦贞在国际顶级学术期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》(中科院1区TOP，IF：20.2)上发表了题为“The electron shuttle of aloe-emodin promotes the Cu-FeOOH solid solution photocatalytic membrane to activate hydrogen peroxide for the degradation of tannic in traditional Chinese medicine wastewater”的最新研究成果。

近年来，随着中药产业的快速发展，中药废水的排放量也在不断增加。中药废水里含有糖类、有机酸、生物碱、酚类、胺类、淀粉和鞣质等有机物，具有组成复杂，有机物浓度高，浊度高，pH值波动大，化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）高等特点。

膜分离技术具有过程简单、节能高效、绿色环保等特点，是国内外公认的最有发展前景的高新技术之一。在中药制药废水处理过程中，膜技术可有效降低废水中的固体悬浮物、化学需氧量高的污染物。

但长期使用膜分离技术处理中药废水时，其中的大分子物质（如鞣质、果胶、淀粉、蛋白等）容易粘附在膜表面，在膜孔周围积聚，或渗入膜的内部结构，造成膜污染。

基于此，结合膜分离技术和光芬顿技术的优势，本文报道了一种新型光催化膜，利用芦荟大黄素（AE）作为助催化剂，与Cu-FeOOH固溶体复合后将AE/Cu-FeOOH光催化剂负载在PVDF膜上，用于降解中药废水中的大分子物质鞣质。

通过各种光谱表征和光电性能测试，证实了AE/Cu-FeOOH-PVDF具有较高的光生载流子分离和迁移效率，同时抑制了光生电子空穴间的复合。

在光芬顿条件下，60 min内鞣质的降解率可达95.69 %；即使过滤6小时的鞣质溶液，AE/Cu-FeOOH-PVDF膜仍保持517 L m^-2 h^-1 bar^-1的高通量。

此外，AE/Cu-FeOOH-PVDF还能降解虎杖和大黄提取废水中的鞣质，8 h光芬顿降解条件下COD的去除率分别为93.3%和78.63%。

利用DFT计算揭示了Cu掺杂、Cu-FeOOH结构如何共同促进了H₂O₂的活化，证实了Cu-FeOOH具有较好的吸附性能和活化H₂O₂的能力。

研究机理表明AE作为助催化剂，具有电子穿梭体作用，可通过向Cu-FeOOH中提供e^-，加速Fe(III)/Fe(II)和Cu(II)/Cu(I)的氧化还原过程，进而产生更稳定的活性自由基促进污染物的降解。

陕西中医药大学药学院硕士研究生朱梦贞为文章的第一作者，陕西中医药大学为第一作者单位，导师李佳佳副教授与长安大学王其召教授、陕西中医药大学唐于平教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目、陕西省科技厅项目的支持。

（来源：陕西中医药大学）