离子交换磁驱微清洁剂：多效协同增强抗生素去除技术

本文推荐一种基于离子交换的磁驱微清洁剂(mAIEX/Fe3O4/MIL-101Fe)，通过局域pH调控、电泳流定向组装和抗生素富集三重机制，在无需外加搅拌和全局pH调节条件下实现90分钟内98%的四环素(TC)去除率。该技术突破传统光催化对机械搅拌和化学试剂的依赖，为水体抗生素污染治理提供低能耗、无二次污染的解决方案。

　　

Highlight

本研究开发的离子交换磁驱微清洁剂通过多效协同机制显著提升抗生素去除效率。其创新性体现在：

1. 1.

   首创将磁性阴离子交换树脂(mAIEX)与异质结催化剂(Fe₃O₄/MIL-101Fe)集成

2. 2.

   实现自驱动局域pH调控（无需化学试剂）

3. 3.

   通过离子交换诱导的电泳流增强传质效率

Materials and reagents

实验采用六水合氯化铁(FeCl₃·6H₂O)、四水合氯化亚铁(FeCl₂·4H₂O)等基础试剂，阴离子交换树脂(CA08S)来自日本三菱化学，粒径30-90μm。所有试剂均未经纯化直接使用。

Preparation and characterization of micro-cleaners

微清洁剂由两大功能模块构成：

1. 1.

   mAIEX树脂：表面修饰Fe₃O₄纳米颗粒，通过季铵基团交换OH^-建立pH梯度

2. 2.

   Fe₃O₄/MIL-101Fe异质结：MIL-101Fe向Fe₃O₄的界面电荷转移显著提升光生载流子利用率

Conclusions

该微清洁剂系统具有三大技术优势：

1. 1.

   mAIEX自主建立最佳催化pH环境

2. 2.

   pH梯度驱动的电泳流实现催化剂自组装和抗生素定向输运

3. 3.

   磁性组分赋予空间可控运动能力，可深入复杂水体环境处理