Magnetically separable laccase-biochar composite enable highly efficient adsorption-degradation of quinolone antibiotics: Immobilization, removal performance and mechanisms

化学 生物炭 喹诺酮类 降级(电信) 吸附 复合数 漆酶 抗生素 化学工程 制浆造纸工业 有机化学 材料科学 复合材料 热解 计算机科学 生物化学 电信 工程类
作者
Mengyuan Zou,Weijun Tian,Meile Chu,Zhiyang Lu,Bingkun Liu,Dongpo Xu
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:879: 163057-163057 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.163057
摘要

The tremendous potential of hybrid technologies for the elimination of quinolone antibiotics has recently attracted considerable attention. This current work prepared a magnetically modified biochar (MBC) immobilized laccase product named LC-MBC through response surface methodology (RSM), and LC-MBC showed an excellent capacity in the removal of norfloxacin (NOR), enrofloxacin (ENR) and moxifloxacin (MFX) from aqueous solution. The superior pH, thermal, storage and operational stability demonstrated by LC-MBC revealed its potential for sustainable application. The removal efficiencies of LC-MBC in the presence of 1 mM 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) for NOR, ENR and MFX were 93.7 %, 65.4 % and 77.0 % at pH 4 and 40 °C after 48 h reaction, respectively, which were 1.2, 1.3 and 1.3 times higher than those of MBC under the same conditions. The synergistic effect of adsorption by MBC and degradation by laccase dominated the removal of quinolone antibiotics by LC-MBC. Pore-filling, electrostatic, hydrophobic, π-π interactions, surface complexation and hydrogen bonding contributed in the adsorption process. The attacks on the quinolone core and piperazine moiety were involved in the degradation process. This study underscored the possibility of immobilization of laccase on biochar for enhanced remediation of quinolone antibiotics-contaminated wastewater. The proposed physical adsorption-biodegradation system (LC-MBC-ABTS) provided a novel perspective for the efficient and sustainable removal of antibiotics in actual wastewater through combined multi-methods.
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