连续可见光驱动光催化和漆酶催化降解五氯苯酚和2,4-二氯苯酚-上海善施科技

研究背景

本篇文章的研究背景是关于氯酚类化合物（如五氯酚和2,4-二氯酚）的降解方法。氯酚类化合物是一类常见的有机污染物，对环境和人体健康有害。传统的处理方法包括生物降解和光催化降解，但这些方法存在一些限制，如降解效率低、处理时间长等。因此，本研究旨在探索一种新的处理方法，即光催化和酶催化的顺序处理，以提高氯酚类化合物的降解效率和降低其毒性。通过将光催化和酶催化相结合，可以充分利用它们各自的优势，从而实现对氯酚类化合物的高效降解。

研究思路

这项研究的主要目标是通过顺序可见光驱动光催化和漆酶催化的方法降解五氯酚和2,4-二氯酚，并减少它们在废水中的毒性。研究采用了一种连续流动反应器系统，其中光催化和漆酶催化分别用于不同的反应阶段。

研究首先进行了光催化实验，使用可见光照射含有五氯酚和2,4-二氯酚的溶液，通过光催化过程降解这些有机污染物。实验结果表明，光催化可以有效降解五氯酚和2,4-二氯酚，并产生一些中间产物。

接下来，研究进行了漆酶催化实验，将光催化产生的中间产物与漆酶反应，进一步降解有机污染物。实验结果显示，漆酶催化可以有效降解中间产物，并减少其毒性。

最后，研究将光催化和漆酶催化结合起来，进行顺序处理实验。实验结果表明，顺序处理可以更高效地降解五氯酚和2,4-二氯酚，并减少它们在废水中的毒性。顺序处理的优势在于光催化产生的中间产物具有增强的生物相容性，有利于废水处理。

此外，研究还使用了连续流动反应器系统进行实验，证明了该技术的长期稳定性。

总之，本研究通过顺序可见光驱动光催化和漆酶催化的方法，解决了五氯酚和2,4-二氯酚的降解问题，并减少了它们在废水中的毒性。这项研究为废水处理中的顺序处理技术提供了科学依据。

图文导读

连续可见光驱动光催化和漆酶催化降解五氯苯酚和2,4-二氯苯酚

图1. 漆酶催化、光催化和联合反应的顺序降解中间产物和途径。

图一，CPs逐步脱氯(i)得到环己醇和环己酮(4)，环己酮和环己醇进一步分解为低醇、酸和酮(5)。漆酶催化方面，2,4-DCP和五氯苯酚在漆酶催化下被氧化(ii)，并转化为羟基化的中间体(6)。这些中间体易于脱氯，生成半醌(7)及其歧化产物(iii)。包括氯苯醌和氯苯醌(8)。

这些半醌、氯苯醌和氯对苯二酚可以共聚或自聚合。其中一些转化为二恶英和氯取代的苯氧酚(9)。根据最终产物(10、11和12)的鉴定，cp至少会发生5个反应:催化氧化、半醌歧化、非酶聚合、还原脱氯和氧化开环反应。光催化生成的产物可以与漆酶催化反应相结合，反之亦然。但光催化降解的产物，包括脱氯CPs和苯酚，在漆催化下容易降解。换句话说，光催化预处理将提高CPs的生物相容性，用于酶催化(12,27)。相比之下，漆酶反应的产物醌和对苯二酚在后续光催化降解方面没有优势反应这可能是PPL的降解效率优于LPP的原因。

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图2.光催化、漆酶和 PPL 处理过程中的毒性变化。荧光强度用于识别毒性变化。FL 浓度越低,毒性越大。

如图 2 所示,大肠杆菌能够耐受低浓度 CPs 的毒性。大肠杆菌培养 5 h 未见菌落。因此,在忽略 CPs 毒性的情况下,可以观察到中间产物的毒性变化。事实上,实验表明,在光催化或漆酶催化的单一处理过程中,对大肠杆菌培养形成了不同的毒性产物。经光催化处理 50 min 后,溶液的毒性增强。然而, 通过进一步的处理,毒性被消除,直到降解结束后才再次出现。相比之下,漆酶催化反应溶液中的毒性更明显、更持久。即使在进一步的反应中毒性有所降低,但仍维持在较高水平,导致大肠杆菌 GFP 表达丧失约 70%。

研究结论与讨论

1、研究结论：本文的研究结论是通过顺序可见光驱动光催化和漆酶催化的方法，可以高效降解五氯酚和2,4-二氯酚。顺序处理（光催化和漆酶催化）在13小时内能够显著去除氯酚。光催化预处理为漆酶催化提供了生物相容性产物，这些产物易于被漆酶降解。此外，2,4-二氯酚和五氯酚的浓度降低对漆酶来说不太有毒，使漆酶在降解氯酚时表现出更高的活性。

2、研究的创新性：本研究的创新之处在于将可见光驱动光催化和漆酶催化相结合，实现了对氯酚的高效降解。此外，通过光催化预处理，提高了氯酚对漆酶的生物相容性，进一步提高了降解效率。

3、研究的不足之处：本研究的不足之处包括未对其他污染物进行降解效果的研究，以及未对漆酶和光催化剂的稳定性进行详细研究。

4、研究展望：根据这项研究，后续可能的研究方向包括对其他污染物的降解效果进行研究，进一步优化顺序处理的条件和参数，以及研究漆酶和光催化剂的稳定性和再生性。

5、研究意义：本研究的理论意义在于揭示了顺序可见光驱动光催化和漆酶催化的方法对氯酚的高效降解机制和途径。实践意义在于为废水处理中氯酚的高效降解提供了一种新的方法，具有潜在的应用价值。

文献信息

Degradation of Pentachlorophenoland 2,4-Dichlorophenol bySequential Visible-Light DrivenPhotocatalysis and LaccaseCatalysis

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