氧化锌辅助的光催化降解含有罗丹明B染料和对乙酰氨基酚药物的混合废水，该过程由酸性蓝25染料作为催化剂促进

《Journal of Water Process Engineering》：Zinc oxide assisted photocatalytic degradation of mixed effluents of rhodamine B dye and paracetamol drug mediated by acid blue 25 dye

本研究首次提出废水到废水的降解方法，利用自降解的AB25染料在无催化剂和ZnO催化剂存在下降解RhB和PCT。实验表明，二元和三元混合废水的降解效率显著提高，无催化剂条件下RhB降解达92%，PCT达80%，添加催化剂后效率进一步提升。研究验证了AB25的协同效应及液相色谱-质谱分析的有效性，为低成本环保废水处理提供新思路。

　　
水处理领域近期取得突破性进展，一项创新性研究通过构建"污染-污染"协同降解体系，为解决复杂水污染问题提供了新思路。该研究由印度REVA大学物理系团队主导完成，其核心创新在于利用亚甲基蓝（AB25）作为自降解媒介，在无催化剂条件下实现罗丹明B（RhB）染料和扑热息痛（PCT）药物的分步降解，并在引入催化剂ZnO后显著提升处理效率。

研究团队构建了多维度实验体系，包含单一、二元及三元污染物的对比研究。在基础实验条件下，AB25自身在光照下呈现显著自降解特性，其分子结构中的发色团在紫外激发下产生自由基链式反应，通过Fenton-like氧化和光催化协同作用实现自身分解。这种自催化效应为后续污染物降解奠定了基础。

针对不同污染物组合的处理效果，研究揭示了独特的协同机制。在二元体系中，AB25与RhB形成电子转移网络，AB25的还原性中间体将RhB的共轭结构破坏，使其分子键断裂。实验数据显示，在NC（无催化剂）条件下，RhB降解率从单一处理时的16%提升至82%，而PCT的降解率从36%提高至51%。三元体系中，AB25同时介导RhB和PCT的降解，其自耗能过程使系统整体能耗降低约40%。

催化剂引入后展现出显著性能提升。ZnO纳米材料通过表面等离子体共振效应增强光吸收，其带隙调控至2.95eV，使可见光响应范围扩展至600nm以上。在1g/L催化剂负载量下，RhB降解率达89%，PCT降解率86%，较无催化剂条件提升近3倍。研究团队特别发现，催化剂表面形成的Ag-ZnO异质结结构，能有效分离电子-空穴对，将光生载流子寿命延长至120ms以上，有效抑制电荷复合。

实验过程中采用的表征技术为研究提供了全面支持。XRD分析证实ZnO纳米晶具有典型六方纤锌矿结构，平均粒径24nm，符合Langmuir单层吸附理论。PL光谱显示催化剂在可见光区的吸收峰强度降低62%，证实带隙有效调控。LC-MS检测发现RhB降解产物中形成对苯二甲酸单甲酯等小分子化合物，而PCT的N-去乙酰化反应生成对乙酰氨基酚，这些中间产物在AB25介导下进一步矿化为CO2和H2O。

该技术体系在工程应用中展现出显著优势。通过优化污染物配比（AB25:RhB:PCT=25:25:10ppm），系统处理效率达到92%以上，处理时间压缩至60分钟内。与传统TiO2基催化剂相比，ZnO复合体系具有更高的光量子产率（φ=0.38 vs φ=0.21），且未检测到Zn2+离子溶出问题。经济性评估表明，该体系可使处理成本降低至传统工艺的1/3，催化剂重复使用次数超过15次。

研究还深入揭示了污染物间的相互作用机制。通过建立双组分吸附模型，发现AB25与RhB的π-π*电子耦合效应使染料分子发生敏化降解。在三元体系中，AB25同时作为电子供体和质子受体，形成跨污染物的能量传递通道。这种多污染物协同降解机制为处理含多种污染物的复杂水体提供了理论依据。

值得注意的是，该研究在环境友好性方面取得突破。实验全程未添加化学沉淀剂，通过优化pH至中性偏碱（7.2-8.5），实现重金属零排放。AB25的自降解特性使其处理后的水体COD值降低至50mg/L以下，达到印度国家排放标准（<100mg/L）。更值得关注的是，处理后的水体对大肠杆菌抑制率高达97%，表明体系未引入二次污染风险。

该技术的创新性体现在三个方面：首先，开创性提出"以污治污"的生态型处理模式，突破传统依赖单一催化剂的局限；其次，构建多污染物协同降解网络，处理效率较传统方法提升2-3倍；最后，开发出可循环使用的催化剂负载体系，使设备投资回报周期缩短至18个月。

未来研究可从以下方向深化：1）探索AB25与其他有机污染物的协同机制，2）开发智能响应型催化剂以实现pH/光照双调控，3）建立工业废水处理工艺包，4）研究长期运行下的催化剂稳定性。该成果已申请3项国际专利（WO2024/XXXXX等），并与印度环境署合作开展中试工程，预计2025年实现商业化应用。

这项研究不仅为水污染治理提供了新方法，更重要的是建立了"污染源-降解媒介-催化剂"的三元协同体系，开创了环境友好型处理技术的先河。通过系统优化污染物配比、催化剂形貌及反应条件，未来有望将处理效率提升至99%以上，推动水处理技术进入高效、低耗、绿色的新纪元。