This paper investigates the efficient degradation of ciprofloxacin (CIP) in a sustainable γ-valerolactone (GVL) and water (H₂O) mixed system by controlling proton transfer and reducing the self-decay rate of Fe(VI). The kinetic model reveals that the GVL/H₂O system exhibits a rate constant of (9.7 ± 0.7) × 10 M⁻¹ s⁻¹, significantly higher than the (6.8 ± 0.5) × 10 M⁻¹ s⁻¹ observed in pure H₂O. Furthermore, the self-decay rate decreases from (3.1 ± 0.4) × 10⁻² s⁻¹ in H₂O to (1.4 ± 0.2) × 10⁻² s⁻¹ in the GVL/H₂O system. The role of Fe(VI)/Fe(V) in the degradation process was confirmed using dimethyl sulfoxide (DMSO). Dynamic light scattering (DLS) results indicated that GVL could confine water clusters within the range of 1.69-3.68 nm. Density functional theory (DFT) and theoretical calculations demonstrated that the nucleophilic site of CIP in the GVL/H₂O system shifted to the carboxyl group. The toxicity analysis of the degradation products underscored the significance of CIP transfer treatment. This study highlights using the green water treatment agent Fe(VI) and the biodegradable solvent GVL to effectively reduce environmental impact, presenting significant potential for environmental pollution control.

中文翻译：

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以偶极溶剂作为“活化剂”的绿色方法：γ-戊内酯/H2O 系统促进铁酸盐 （VI.） 对环丙沙星的降解。


本文通过控制质子转移和降低 Fe（VI） 的自衰速率，研究了环丙沙星 （CIP） 在可持续的 γ-戊内酯 （GVL） 和水 （H₂O） 混合系统中的有效性。动力学模型显示，GVL/H₂O 系统表现出 （9.7 ± 0.7） × 10 M⁻¹ s⁻¹ 的速率常数，明显高于在纯 H₂O 中观察到的 （6.8 ± 0.5） × 10 M⁻¹ s⁻¹。此外，在 H₂O 系统中，自衰变速率从 （3.1 ± 0.4） × 10⁻² s⁻¹ 降低到 GVL/H₂O 系统中的 （1.4 ± 0.2） × 10⁻² s⁻¹。使用二甲基亚砜 （DMSO） 证实了 Fe（VI）/Fe（V） 在降解过程中的作用。动态光散射 （DLS） 结果表明，GVL 可以将水团簇限制在 1.69-3.68 nm 范围内。密度泛函理论 （DFT） 和理论计算表明，GVL/H₂O 系统中 CIP 的亲核位点向羧基转移。降解产物的毒性分析强调了 CIP 转移处理的重要性。本研究强调使用绿色水处理剂 Fe（VI） 和可生物降解溶剂 GVL 有效减少对环境的影响，在环境污染控制方面具有巨大潜力。