综述：可持续技术去除水溶液中甲硝唑抗生素的现状与未来展望

这篇综述系统评述了甲硝唑（MNZ）在水环境中的污染现状及去除技术，重点探讨了高级氧化工艺（AOPs）、吸附、膜分离等方法的机制与效能，并指出未来需开发高效、低成本的联合处理策略以应对抗生素耐药性（AMR）挑战。

　　

引言

甲硝唑（MNZ）作为治疗厌氧菌感染的一线抗生素，近年来在水体中的残留引发生态与健康风险。其低生物降解性和高水溶性导致传统污水处理厂仅能去除38.9%，亟需开发高效去除技术。本文从MNZ的环境化学行为出发，剖析当前技术的优势与瓶颈。

甲硝唑的环境行为与毒性

MNZ分子量171.15 g/mol，pKa为2.57，在水中溶解度达11 g/L。环境浓度虽低（10–30 ng/L），但对水生生物如Selenastrum capricornutum和土壤无脊椎动物Enchytraeus crypticus具有显著遗传毒性。其硝基咪唑结构在紫外光下易生成致癌亚硝胺副产物，加剧环境风险。

高级氧化工艺（AOPs）的突破

臭氧氧化：微泡臭氧在pH 7.3、40分钟条件下实现97%去除率，比传统臭氧效率提升25%。催化臭氧采用GAC@ZnO复合材料，在pH 11时83%的MNZ被降解，遵循伪一级动力学。
光催化：TiO₂
-P25与PbS复合催化剂在30分钟内降解95% MNZ，紫外/过硫酸盐体系则通过SO₄
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自由基将反应时间缩短至15分钟。
芬顿技术：UV/Fe₃
O₄
@PAC体系在pH 3和H₂
O₂
3 mL/L条件下96.12% MNZ被矿化，但酸性条件（pH<3）限制其广泛应用。

吸附技术的创新

碳基材料：活性炭F400吸附量达389.8 mg/g，其介孔结构（1.016 mm孔径）促进MNZ扩散。
MOFs材料：MIL-101-OH/CS因羟基修饰使吸附容量提升至600 mg/g，UiO-66-NH₂
则通过氨基静电作用增强选择性。
生物吸附：小球藻（Chlorella vulgaris）通过胞外聚合物（EPS）的羧基/氨基吸附MNZ，无代谢产物生成，体现绿色处理潜力。

膜技术的挑战与改进

薄层纳米复合膜（MFTNC）通过羧酸基团修饰实现98.3%截留率，反渗透（RO）依赖尺寸排阻对MNZ去除率>99%。但膜污染问题仍待解决，如聚偏氟乙烯（PVDF）膜需结合零价铁（NZVI）提升通量。

未来方向

1. 联用技术：臭氧-光催化耦合可协同生成•OH和O₂
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   ，减少能耗；
2. 材料设计：仿生MOFs和磁性纳米催化剂（如ZnFe₂
   O₄
   @MC）可提升回收率；
3. 风险评估：需明确MNZ降解中间体如2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙酸（MAA）的生态毒性阈值。

（注：全文数据均源自原文实验结论，未扩展非文献支撑内容）