检测到您的浏览器版本过低,可能导致某些功能无法正常使用,建议升级您的浏览器,或使用推荐浏览器 Google Chrome EdgeFirefox X

首页科技前沿与新兴产业新材料新材料

国内外光催化降解冰毒研究概述

供稿人:吴春莹供稿时间:2024-05-29 15:29:45关键词:光催化降解,冰毒,甲基苯丙胺

当前,全球药物滥用问题日益严峻。冰毒作为安非他命类兴奋剂,是一种常见的滥用药物,其有效成分是甲基苯丙胺(MAT)。针对缴获的毒品,目前的主要处理方式是焚烧,但该过程中产生的大量废渣废气,如一氧化碳及氮氧化合物等,会对环境造成严重污染,危及人体健康。此外,已有来自多个国家和地区的调查报告显示自然水体中甲基苯丙胺的检出,并发现其可以长期残留在水生环境中,难以被生物降解。因此,有必要探索冰毒(甲基苯丙胺)的绿色处理新方法。

光催化降解作为一种绿色经济的降解方案,在冰毒的无害化处理领域显示出广阔的应用前景。下文介绍了国内外在冰毒/甲基苯丙胺的光催化降解方面开展的一些研究。

美国犹他大学(University of Utah)的研究人员评估了通过紫外线照射的TiO2消除甲基苯丙胺(MAT)的可行性,研究了低瓦数紫外线照射(9W,最大输出波长为365nm)下TiO2MAT的降解动力学和机制。实验参数各不相同,包括TiO2负载量、MAT浓度和pH值。在处理过程中,通过HPLC-MS/MS以及TOCIC测量来跟踪MAT及其中间体,以确定矿化程度。研究表明,光催化UV/TiO2工艺有望阻止MAT及其中间衍生物释放到水环境中。

伊朗内沙布尔大学(University of Neyshabur)的研究者采用电泳沉积法制备固定化AgCl@TiO2光催化薄膜,通过在自然太阳光下去除难降解的甲基苯丙胺来研究薄膜的光催化降解效率。研究结果表明,AgCl含量约为5%AgCl@TiO2光催化剂表现出最高的光催化降解效率。

Khalifa University of Science and Technology在美国专利US9840425B2中提供了一种可用于去除有机化合物的光再生过滤器,该过滤器包含碳纳米管和高表面积二氧化钛纳米球的组合物。在实施方案中,所述光再生过滤器通过暴露于紫外光源,可以从水中去除的药物包括用于治疗注意力缺陷多动障碍(ADHD)的药物,例如甲基苯丙胺。光再生包括所吸附的成分的光催化降解以及从过滤器中降解成分的消除。

云南大学和云南省公安厅共同申请公开的专利CN104693052A揭示了一种绿色转化毒品冰毒制备美沙酮禁毒药物的工艺。该工艺包括如下步骤:(1)将鉴定后的现场缉获的冰毒品,以甲醇溶解;(2)以光沉积法制备的负载铂的二氧化钛做为光催化剂,1000w的汞灯光照,进行光催化转化;(3)取步骤(2)所得含美沙酮的硅胶拌样,缓缓加入到层析柱内上端,用甲醇洗脱液洗脱,收集洗脱液;(4)将收集的各份洗脱液浓缩,气质联用定性鉴定各份洗脱液组分,将具单一美沙酮组分的浓缩液合并,蒸发除去溶剂;(5)将步骤(4)所得浓缩液重结晶得到美沙酮标准品,经气质联用分析检测,纯度≥98.0%

中国刑事警察学院研发了一种毒品或含毒品液体无害化处理装置及处理方法。所述装置中,驱动泵的输出端通过管路连接储液箱,储液箱通过管路连接电解池,搅拌装置的搅拌叶片设置在电解池内,电解池通过管路连接声光分解装置的箱体输入端,声光分解装置的输出端通过管路连接驱动泵的输入端,驱动泵、储液箱、电解池和声光分解装置形成含毒品液体的循环回路;电解池用于对含毒品液体进行电解,所述声光分解装置用于通过紫外线或可见光以及超声波对含毒品液体形成声光催化分解。该方案提供的装置集电解、超声催化降解、光降催化解于一体,通过多种方式的协同,可实现对毒品物质的有效分解。以处理冰毒为例,将冰毒溶于500mL自来水中(冰毒含量约为1g/L),加入电解质适量和0.6g Er3+Y3Al5O12/TiO2纳米复合催化剂,再经蠕动泵将该溶液泵入毒品处理设备。在电流为1A,阳极电极为50cm2,紫外线或可见光光催化灯为365nm125W,超声功率700W,频率45KHz,温度为30℃条件下处理20分钟后,冰毒含量降为0.064g/L,毒品分解率高达93.6%。继续处理,由于毒品浓度较低,毒品分解速度变慢。1.5小时后,冰毒尿检板检测不显阳性。由于该冰毒尿检板检出限为0.0003g/L,说明此时冰毒含量低于0.0003g/L,即超过99.97%的冰毒已被分解。

参考文献

1. Chin-Sheng Kuo, Cheng-Fang Lin, Pui-Kwan Andy Hong. Photocatalytic degradation of methamphetamine by UV/TiO2-Kinetics, intermediates, and products. Water Research. 2015, 74: 1-9

2. Hossein Azizi-Toupkanloo, Mahdi Karimi-Nazarabad, Gholam-Reza Amini, Abolfazl Darroudi. Immobilization of AgCl@TiO2 on the woven wire mesh: Sunlight-responsive environmental photocatalyst with high durability. Solar Energy. 2020, 196: 653-662

3. Khalifa University of Science and Technology. Photo-regenerable filters useful for the removal of organic compounds. US9840425B2(申请日:2015.01.30;授权公告日:2017.12.12

4. 云南大学,云南省公安厅. 一种绿色转化毒品冰毒制备美沙酮的工艺. CN104693052A(申请日:2014.12.30;公开日:2015.06.10

5. 中国刑事警察学院. 一种毒品或含毒品液体无害化处理装置及处理方法. CN113480061B(申请日:2021.06.16;授权公告日:2022.09.02