A single-atom manganese nanozyme mediated membrane reactor for water decontamination

人体净化 化学 放射化学 环境化学 废物管理 工程类 有机化学
作者
Jiahao Sun,Minjia Yan,Guangdong Tao,Runbin Su,Xuan Xiao,Qiangshun Wu,Feng Chen,Xi‐Lin Wu,Hongjun Lin
出处
期刊:Water Research [Elsevier]
卷期号:268: 122627-122627
标识
DOI:10.1016/j.watres.2024.122627
摘要

Single-atom nanozymes possess high catalytic activity and selectivity, and are emerging as advanced heterogeneous catalysts for environmental applications. Herein, we present the innovative synthesis and characterization of a single-atom manganese-doped carbon nitride (SA-Mn-CN) nanozyme, integrated into a polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane for advanced water treatment applications. The SA-Mn-CN nanozyme demonstrates high peroxidase-like activity, efficiently catalyzing the oxidation of 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) and generating reactive oxygen species (ROS) for effective antibacterial action. Notably, the SA-Mn-CN/PVDF membrane showcases enhanced water permeability, superior antifouling properties, and ultra-fast degradation kinetics of organic pollutants. Mechanistic studies reveal that the nanozyme selectively generates Mn(IV)-oxo species via peroxymonosulfate (PMS) activation, crucial for the efficient oxidation processes. Our integrated membrane system effectively removes (within 1 min, > 92 % removal) a variety of organic micropollutants in continuous-flow operations, demonstrating excellent stability and minimal manganese leaching. Compared to conventional advanced oxidation process (AOPs)/membrane system, the SA-Mn-CN/PVDF/PMS system holds the advantages of high catalytic activity and selectivity for generation of reactive species, wide working pH range (pH3-11) and excellent stability and reusability under the backwashing conditions. The developed device-scale AOPs/membrane system was proven to be effective in bacterial inactivation and pollutants degradation, verifying the vast application potential of the SA-Mn-CN/PVDF membrane for practical water decontamination. This work pioneers the development of enzyme-mimicking nanozyme membranes, offering a sustainable and high-performance solution for wastewater treatment, and sets a new benchmark for the design of nanozyme-based catalytic membranes in environmental applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研强完成签到 ,获得积分10
1秒前
优雅的千雁完成签到,获得积分10
6秒前
一辉完成签到 ,获得积分10
8秒前
炼丹炉完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
深情安青应助执着凡梦采纳,获得10
11秒前
17秒前
高兴小熊猫完成签到,获得积分10
23秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
26秒前
36秒前
不会学习的小郭完成签到 ,获得积分10
43秒前
uwu完成签到 ,获得积分10
47秒前
xzx完成签到 ,获得积分10
55秒前
翁雁丝完成签到 ,获得积分10
56秒前
www完成签到,获得积分10
1分钟前
小杰发布了新的文献求助10
1分钟前
zhangy559完成签到 ,获得积分10
1分钟前
nusiew完成签到,获得积分10
1分钟前
小马甲应助Murphy采纳,获得30
1分钟前
西兰花的科研小助手完成签到 ,获得积分10
1分钟前
奈思完成签到 ,获得积分10
1分钟前
patrick完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Pride完成签到 ,获得积分10
1分钟前
失眠的蓝完成签到,获得积分10
1分钟前
小王完成签到 ,获得积分10
1分钟前
qing完成签到 ,获得积分10
2分钟前
璐璐完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
开心的短靴完成签到 ,获得积分10
2分钟前
李嘉图的栗子完成签到,获得积分10
2分钟前
niko发布了新的文献求助30
2分钟前
磊磊完成签到,获得积分10
2分钟前
yyy完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
昭歆钰完成签到 ,获得积分10
2分钟前
scarlet完成签到 ,获得积分10
2分钟前
songf11完成签到,获得积分10
2分钟前
zhongying完成签到 ,获得积分10
2分钟前
阿分完成签到,获得积分10
2分钟前
jying完成签到,获得积分10
2分钟前
高分求助中
Evolution 10000
ISSN 2159-8274 EISSN 2159-8290 1000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3162378
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2813350
关于积分的说明 7899832
捐赠科研通 2472848
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1316556
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 631375
版权声明 602142