Oxidative removal of acetaminophen using zero valent aluminum-acid system: Efficacy, influencing factors, and reaction mechanism

Commercial available zero valent aluminum under air-equilibrated acidic conditions (ZVAl/H⁺/air system) demonstrated an excellent capacity to remove aqueous organic compounds. Acetaminophen (ACTM), the active ingredient of the over-the-counter drug Tylenol^®, is widely present in the aquatic environment and therefore the treatment of ACTM-contaminated water calls for further research. Herein we investigated the oxidative removal of ACTM by ZVAl/H⁺/air system and the reaction mechanism. In acidic solutions (pH < 3.5), ZVAl displayed an excellent capacity to remove ACTM. More than 99% of ACTM was eliminated within 16 hr in pH 1.5 reaction solutions initially containing 2.0 g/L aluminum and 2.0 mg/L ACTM at 25 ± 1\textcelsius. Higher temperature and lower pH facilitated ACTM removal. The addition of different iron species Fe⁰, Fe²⁺ and Fe³⁺ into ZVAl/H⁺/air system dramatically accelerated the reaction likely due to the enhancing transformation of H₂O₂ to HO. via Fenton's reaction. Furthermore, the primary intermediate hydroquinone and the anions formate, acetate and nitrate, were identified and a possible reaction scheme was proposed. This work suggested that ZVAl/H⁺/air system may be potentially employed to treat ACTM-contaminated water.     

对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂对双酚A的吸附性能

用二氯乙烷为溶剂,用FeCl3为催化剂,使氯球和对乙酰氨基酚发生Friedel-Crafts反应制得了对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂,对其结构进行了表征,研究乙酰氨基和酚羟基二类氢键作用位点修饰的后交联树脂对双酚A的吸附性能.结果表明,红外光谱显示对乙酰氨基酚已被成功地修饰在后交联树脂上.对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂与氯球相比,BET比表面积、孔容明显增大,孔径明显变小.对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂对双酚A的吸附量明显高于75%活性炭的聚砜微球对双酚A的吸附量.对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂对双酚A的吸附为放热、自发的过程;树脂可以用100%酒精解吸,解吸率为99.92%;吸附动力学数据符合一级吸附速率方程,颗粒内扩散是吸附速率的主要控制步骤,吸附速率同时还受液膜扩散的影响.     

秸秆生物炭吸附对乙酰氨基酚的机制及其位能分布特征

作为药品和个人护理产品（PPCPs）中用量最大的一类,对乙酰氨基酚广泛存在于水环境中,具有潜在的环境风险;因此,有必要对其去除机制开展研究.基于我国农业秸秆资源高值转化的需求,通过热解制备秸秆生物炭吸附净化水中对乙酰氨基酚具有良好的应用前景.然而秸秆生物炭对对乙酰氨基酚的吸附过程和机制尚不清楚.选用4种秸秆（稻秆、麦秆、玉米秆和大豆秆）作为原料,通过热裂解在400℃和500℃制备生物炭,进行序批吸附实验,同时研究腐殖酸和pH对吸附过程的影响.结果表明,基于Freundlich模型和位置能量分布模型可知,500℃生物炭对对乙酰氨基酚的吸附量显著高于400℃生物炭（吸附系数K_F高出1.16~2.53倍）,且具有较多的高能吸附位点.高温热解生物炭的主要吸附机制为孔道吸附和π-π作用;低温热解生物炭的主要吸附机制为表面氢键作用.腐殖酸对对乙酰氨基酚在生物炭上的去除具有协同效应,这归因于所选腐殖酸具有一定芳香性,可促进与对乙酰氨基酚的相互作用.pH升高抑制生物炭吸附主要归因于对乙酰氨基酚团聚.吸附机制研究表明,可通过提高热解温度促进对乙酰氨基酚在秸秆生物炭上的孔道吸附和π-π作用;腐殖酸和pH影响研究表明,秸秆生物炭与对乙酰氨基酚的相互作用不受腐殖酸影响,在低pH环境下也具有良好吸附性能.     

Inhibition of cyclooxygenase-2 protects against cocaine hepatotoxicity in CF-1 mice

Gender differences in oral cocaine hepatotoxicity have been observed and lipopolysaccharide (LPS) was shown to potentiate cocaine hepatotoxicity in male CF-1 mice. Since cocaine and LPS inflict hepatocellular damage through the production of harmful reactive species, the role of cyclooxygenase-2 (COX-2) in gender-dependent cocaine hepatotoxicity was investigated. COX-2 increases nitric oxide (NO) synthesis and pro-inflammatory mediator production in response to hepatocellular insult. Male and female CF-1 mice were orally administered 20 mg kg^?1 cocaine hydrochloride once daily for 7 days. Four hours after the last cocaine administration, the mice received 12 × 10⁶ EU LPS intraperitoneally (cocaine + LPS). Mice receiving meloxicam (7.5 mg kg^?1, p.o.), a selective COX-2 inhibitor, were pretreated 1 h before each cocaine administration. Meloxicam prevented liver damage in males produced by cocaine and cocaine + LPS as evidenced by microscopic appearance and biochemical indices equivalent to saline treatment. Acetaminophen (APAP) was administered orally as a positive control which shows no gender dependency and elicited a hepatotoxic response in both males and females. Altered biochemical indices suggest that COX-2 is activated, possibly to a greater extent in females versus males in APAP-induced hepatotoxicity. Meloxicam prevented all oxidative stress changes induced in males following APAP. The results suggest that the induction of COX-2 is responsible, in part, for cocaine hepatotoxicity with and without LPS exposure in male mice.     

双氯芬酸和醋氨酚对稀有鮈鲫早期生活阶段的毒性效应

随着非甾体抗炎药（NSAIDs）的持续使用与排放,世界各地的地表水、海水、地下水、污水厂进出水中均已频繁检测到该类药物,这对生态系统中各种非靶标生物造成了一定威胁.本研究评价了两种典型的非甾体抗炎药-双氯芬酸（Diclofenac）和醋氨酚（Acetaminophen）对中国特有物种稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）早期生活阶段的毒性效应.实验结果显示,醋氨酚的毒性较弱,当浓度达到48.4 mg·L^-1（NOEC）时,稀有鮈鲫的孵化率、死亡率、异常率、全长和干重均未表现出明显的中毒症状;而双氯酚酸的毒性则较强,当浓度达17.8 mg·L^-1（LC₁₀）时,即可导致稀有鮈鲫孵化率下降,当浓度达到10.2 mg·L^-1（LOEC）时,即可造成幼鱼外观和行为的显著异常,表明双氯芬酸对稀有鮈鲫的孵化和生长均产生了一定的致毒效应.同时,根据稀有鮈鲫和几种常用模式生物之间的孵化率、孵化后存活率、体长和双氯芬酸敏感性的比较结果,可认为稀有鮈鲫适用于污染物对鱼类早期生活阶段毒性效应的评估.     

臭氧氧化水溶液中对乙酰氨基酚的机制研究

采用间歇实验的方法,研究了臭氧氧化降解水溶液中对乙酰氨基酚的影响因素和机制.结果表明,臭氧能够有效降解水溶液中的对乙酰氨基酚,降解过程符合伪一级动力学模型(R2>0.992).臭氧浓度、HCO-3和pH值均影响对乙酰氨基酚的降解过程,添加HCO-3、提高pH值和适当增大臭氧浓度均可提高其降解效果.气相色谱/质谱和离子色谱检测结果表明,在对乙酰氨基酚臭氧氧化的过程中,首先生成对苯酚及一系列含有羧基的酸类产物,继而被进一步氧化;依据中间产物,探讨了对乙酰氨基酚可能的降解反应途径.TOC检测仪的检测结果显示,对乙酰氨基酚的最终矿化程度较低.在对乙酰氨基酚的初始浓度为20 mg·L-1及臭氧浓度为9.10 mg·L-1时,反应130 min后,矿化程度仅为16.42%.     

香榧壳生物炭/g-C3N4活化过硫酸盐的光催化性能

采用简便一步热聚合法制备高催化活性的生物炭/g-C₃N₄复合光催化剂,并在可见光下活化过硫酸盐（PS）应用于对-乙酰氨基酚（AAP）废水的降解研究.通过紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-vis DRS）、光致发光光谱（PL）对该复合催化剂的光学性质进行了研究.结果表明,生物炭的引入使g-C₃N₄的可见光吸收边界从483nm增强至553nm,并且提高了光致电子-空穴对的分离效率.扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）及X射线光电子能谱（XPS）的表征结果显示生物炭的引入改善了g-C₃N₄的微结构.在反应体系中引入PS强化了AAP的去除效率,在可见光照射下其降解速率是未添加PS的8.9倍,表明该催化体系可有效活化PS产生更多高活性氧化物质.自由基捕获实验表明该催化系统可能存在·O₂^-、h⁺、·OH和·SO₄^-活性物种,复合材料性能的提升主要归因于生物炭作为电子受体,有效抑制了电子-空穴的复合.     

UV/Oxone降解水中扑热息痛的效能及影响模型

采用UV、oxone和UV/Oxone3种工艺降解ACE,同时对体系中氧化活性物质种类和贡献率进行鉴别和计算.采用响应面曲线法研究HCO₃^-、Cl^-、NO₃^-、pH值和温度5因素、3水平条件下UV/Oxone对ACE的去除效果的综合影响,并选用3种实际水体作为原水水质背景来评价UV/Oxone降解ACE的实际降解值和模型预测值的差距,最后比较了3种工艺的效能.结果表明UV、oxone、UV/Oxone3种工艺对ACE的去除率分别为2.1%、53.7%和98.3%.活性物质的鉴别实验发现UV激活oxone会产生^·OH、SO₄^·-和活性氯3种活性物质,且对ACE降解的贡献率分别为37.05%、19.22%和43.73%.通过响应面曲线法得到影响降解ACE效果的回归方程式,该回归方程对应的p值小于0.0001,拟合缺失项不显著,校正决定系数R²>0.8,说明该模型可信度高.选用实际水体进行实际降解和模型预测比较时发现实际降解值基本符合模型预测值.最后对两种不同工艺进行效能比较发现在同等时间和降解率的情况,UV/Oxone耗能最低,是一种高效、快速、可行的降解工艺.     

羟胺强化亚铁活化过硫酸盐降解对乙酰氨基酚的研究

采用羟胺(HA)强化Fe~(2+)/过硫酸盐(PS)体系降解对乙酰氨基酚(ACT),考察了Fe~(2+)、PS、HA投加浓度以及反应初始pH值对ACT降解效果的影响.结果表明,在反应时间为30 min,亚铁浓度为0.05 mmol·L~(-1), PS浓度为0.8 mmol·L~(-1)和初始pH为3.0的条件下,0.5 mmol·L~(-1) HA可将ACT的去除率从13%提高到90%.适量增加Fe~(2+)或HA浓度可以提高ACT的降解率,但是过高的Fe~(2+)和HA浓度会抑制ACT的降解.ACT的降解率随着PS浓度升高而提升,当PS浓度达到1.2 mmol·L~(-1)时,30 min内ACT几乎可以完全降解.ACT的降解效果随着pH的升高而降低.EPR实验表明Fe~(2+)/PS/HA体系中主要的自由基是SO■和HO~·.Na_2SO_3、NaNO_2和Na_2S_2O_3等常见的还原剂均能够强化Fe~(2+)/PS体系对ACT的降解效果,但是其对Fe~(2+)/PS体系的强化效果均比HA低.     

CDs-BOC复合催化剂可见光下活化过硫酸盐降解典型PPCPs

本研究通过简便的水热和煅烧两步法合成了一种新型光催化剂,该方法用碳量子点（CDs）修饰BiOCl纳米片.制备的纳米复合材料（CDs-BOC）通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、紫外-可见漫反射吸收光谱（DRS）、X射线光电子能谱（XPS）和稳态荧光光谱（PL）等手段进行了表征.结果表明,此材料成功地引入了CDs.7% CDs-BOC纳米复合材料的光吸收边界被增强至可见光区域（424 nm）,并提高了光致电子-空穴对的分离效率.为了提高有机污染物降解的效果,过硫酸盐（PS）被引入了CDs-BOC光催化体系中.由于复合纳米催化剂具有出色的光催化能力,光生电子可以有效活化PS,产生更多的活性氧化物质.在可见光（λ>420 nm）照射下,20 min内可以完全去除5 mg·L^-1对-乙酰氨基酚（AAP）.通过自由基淬灭实验和电子顺磁共振波谱（EPR）,探明了此体系具有多种活性氧化物质：·OH、·SO₄^-、·O₂^-和h⁺,并提出了降解反应机制.以上结果体现出CDs-BOC/PS体系在光催化处理水污染方面具有广阔的应用前景.