触媒ベースの分解の全体的評価のための性能指標-厳選された医薬品およびパーソナルケア製品（PPCPs）のケーススタディ

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J. Hazard. Mater..2020 Jul;402:123460. S0304-3894(20)31449-7. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.123460.Epub 2020-07-12.

触媒ベースの分解の全体的評価のための性能指標-厳選された医薬品およびパーソナルケア製品（PPCPs）のケーススタディ

Performance indicators for a holistic evaluation of catalyst-based degradation-A case study of selected pharmaceuticals and personal care products (PPCPs).

Mingjing He
Zhonghao Wan
Daniel C W Tsang
Yuqing Sun
Eakalak Khan
Deyi Hou
Nigel J D Graham

PMID: 32683158 DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123460.

抄録

水・廃水中の有機汚染物質の浄化を目的とした効果的で持続可能な触媒、例えば、炭素・二炭をベースとした触媒の開発には多くの努力が払われてきた。これまでに発表された研究の多くは，主に親化合物の分解効率に基づいて触媒性能を評価してきたが，現場に即した包括的な性能評価が必要とされている．本レビューでは、炭素/二炭を用いた触媒分解の性能指標について、以下の観点から批判的に分析した。(1)親化合物の分解（濃度、速度、反応性酸化種（ROS）分析、残留酸化剤濃度）、(2)中間体・副生成物の生成（中間体分析、無機イオンの進化、総有機炭素（TOC））、(3)処理試料の影響評価（毒性の進化、消毒効果、生分解性試験）の観点から、カーボン/二次電池触媒分解の性能指標を分析した。最も頻繁に検出される医薬品およびパーソナルケア製品（PPCP）5種（スルファメトキサゾール，カルバマゼピン，イブプロフェン，ジクロフェナク，アセトアミノフェン）をケーススタディとして選定し，炭素/二炭をベースとした触媒分解の総合的な評価のための性能指標を明確にした．このレビューでは，今後の研究において触媒の合理的な設計を促進するために，代替的な性能指標を開発することも奨励している．

Considerable efforts have been made to develop effective and sustainable catalysts, e.g., carbon-/biochar-based catalyst, for the decontamination of organic pollutants in water/wastewater. Most of the published studies evaluated the catalytic performance mainly upon degradation efficiency of parent compounds; however, comprehensive and field-relevant performance assessment is still in need. This review critically analysed the performance indicators for carbon-/biochar-based catalytic degradation from the perspectives of: (1) degradation of parent compounds, i.e., concentrations, kinetics, reactive oxidative species (ROS) analysis, and residual oxidant concentration; (2) formation of intermediates and by-products, i.e., intermediates analysis, evolution of inorganic ions, and total organic carbon (TOC); and (3) impact assessment of treated samples, i.e., toxicity evolution, disinfection effect, and biodegradability test. Five most frequently detected pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) (sulfamethoxazole, carbamazepine, ibuprofen, diclofenac, and acetaminophen) were selected as a case study to articulate the performance indicators for a holistic evaluation of carbon-/biochar-based catalytic degradation. This review also encourages the development of alternative performance indicators to facilitate the rational design of catalysts in future studies.