碳掺杂CoAl层状双氢氧化物高效活化过一硫酸盐降解抗生素：中试规模及医院废水应用研究

本研究创新性地通过一步水热法合成超级电容活性炭（SAC）掺杂的花状CoAl层状双氢氧化物（LDH）复合材料（SAC-LDH），用于高效活化过一硫酸盐（PMS）降解左氧氟沙星（LFX）。该体系在5分钟内实现95%的LFX降解率，并通过EPR、原位拉曼等技术证实了SO4•-/•OH/O2•-/1O2多活性氧物种的协同作用。中试固定床反应器对医院废水（SCOD>140 mg/L）连续处理7天显示优异稳定性，为抗生素污染治理提供可规模化解决方案。

　　

Highlight

本研究成功通过掺杂策略将超电容活性炭（SAC）与花状CoAl层状双氢氧化物（LDH）复合，构建出高效稳定的SAC-LDH催化剂。该材料在活化过一硫酸盐（PMS, 0.12 mM）降解左氧氟沙星（LFX, 10 mg/L）时，5分钟内效率高达95%。其卓越性能源于：

1?? SAC的高比表面积促进LFX在催化剂表面富集

2?? Co²⁺/Co³⁺快速循环产生SO₄^•-、•OH、O₂^•-和¹O₂等多种活性氧物种

Adaptability of SAC-LDH

在实际水体（自来水、湖水、医院废水）测试中，SAC-LDH+PMS体系展现出强大适应性。特别在预处理医院废水（含复杂有机物和离子）中仍保持完全降解能力，这归功于：

? SAC的缓冲作用抵抗pH波动

? LDH层板结构对金属离子的锚定效应

Conclusion

该研究通过SAC载体解决传统LDH易团聚、金属溶出等问题，开发的固定床反应器（1.0 L/h流速）连续运行7天无效率衰减，为抗生素废水处理提供兼具高效性、稳定性和工程化潜力的创新方案。