ZnCoFe2 O4 @MC/MWCNT/WO3 磁性纳米催化剂：高效降解废水中头孢克肟及抗菌性能的多功能研究

为解决抗生素污染废水处理的难题，研究人员开发了一种新型磁性纳米催化剂ZnCoFe2 O4 @MC/MWCNT/WO3 ，通过微波辅助共沉淀法合成，兼具光催化降解头孢克肟（CFX）和抗菌功能。实验表明，该催化剂在最优条件下对合成和实际废水样本的CFX去除率分别达87%和55%，且循环6次后仍保持59%的降解效率。其抗菌性能对革兰氏阳性菌（Bacillus cereus）和阴性菌（Acinetobacter baumannii）均显著，为废水处理提供了高效、可回收的解决方案。

　　

随着工业化和城市化进程加速，抗生素污染已成为威胁水环境和人类健康的重大挑战。头孢克肟（CFX）作为第三代头孢菌素类抗生素，广泛用于医疗和畜牧业，但其难以被传统废水处理方法降解，导致耐药菌滋生和生态风险。如何高效去除这类“新兴污染物”并阻断其环境传播链，成为环境科学领域的迫切课题。

在此背景下，克尔曼医科大学的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表了一项突破性研究。他们设计了一种多功能磁性纳米催化剂ZnCoFe₂
O₄
@MC/MWCNT/WO₃
，通过微波辅助共沉淀法将钴锌铁氧体（ZnCoFe₂
O₄
）、甲基纤维素（MC）、多壁碳纳米管（MWCNT）和三氧化钨（WO₃
）复合，实现了对CFX的高效降解和病原菌抑制的双重功能。

研究采用微波辅助合成技术优化催化剂结构，通过X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（FESEM）表征其形貌，并利用振动样品磁强计（VSM）验证磁性。光催化实验模拟实际废水条件，结合动力学模型分析降解机制；抗菌测试采用琼脂扩散法评估对两种临床常见耐药菌的抑制效果。

Results and Discussion
催化剂展现出15 nm的均匀粒径、96.31 m²
/g的高比表面积和26.47 emu/g的强磁性。光学带隙（4.07 eV）表明其适合可见光响应。降解实验符合伪一级动力学和Langmuir-Hinshelwood模型，超氧自由基（O₂
^•?
）被证实为关键活性物种。

Mechanism of Cefixime Degradation
光照下，催化剂产生电子-空穴对，通过MWCNT的导电网络抑制复合，MC则增强污染物吸附。WO₃
与ZnCoFe₂
O₄
的协同作用拓宽了光响应范围，最终将CFX矿化为CO₂
和H₂
O。

Results of the antibacterial properties
纳米催化剂对Bacillus cereus和Acinetobacter baumannii的抑菌圈直径分别达16 mm和15 mm（40 mg/mL剂量），归因于Zn²⁺
释放和活性氧（ROS）攻击细菌膜结构。

Conclusion
该研究不仅提供了一种可磁回收、稳定性强的纳米催化剂（循环6次后XRD未显示相变），更创新性地将环境修复与病原体控制结合。其“降解-杀菌”双功能设计为应对抗生素污染提供了新思路，尤其适用于医疗废水和畜牧养殖废水的综合治理。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加非文献支持内容）