以磁性奈米鐵催化芬頓及過硫酸鹽氧化程序降解偶氮酸性染料之研究.pdf

1、偶氮染料是常常運(yùn)用在印染和紡織產(chǎn)業(yè)中的一類含有偶氮雙鍵(-N=N-)的合成性染料。大多數(shù)的偶氮染料難以生物降解，并隨著染料分子結(jié)構(gòu)的衍化，傳統(tǒng)的生物處理工藝并不能達(dá)到理想的效果。商業(yè)磁性奈米鐵(MNP-Fe3O4)在去除水溶液中染料分子方面，反應(yīng)快速、效果顯著且操作便捷，呈現(xiàn)各方優(yōu)勢。因此在本研究中，將磁性奈米鐵作為催化劑，觸發(fā)Fenton與Persulfate對酸性偶氮染料New coccine(NC)進(jìn)行褪色反應(yīng)；同時研究這兩類反應(yīng)

2、的反應(yīng)機(jī)制，包括吸附反應(yīng)和氧化反應(yīng)。
　　研究表明MNP-Fe3O4在水溶液中對染料NC的吸附作用是染料去除的重要方面。反應(yīng)溶液酸度越強(qiáng)，吸附量越高。最佳pH值為2.5，此時MNP-Fe3O4對NC的吸附量為3.56×10-5mol/g，NC的去除率為90.29％。MNP-Fe3O4對NC的吸附滿足Langmuir等溫模型，且為化學(xué)吸附。
　　研究發(fā)現(xiàn)MNP-Fe3O4觸發(fā)Fenton和Persulfate對NC的脫色效果優(yōu)

3、劣不一。影響反應(yīng)效果的因素多樣，關(guān)鍵因素為MNP-Fe3O4的投加量、溶液pH值、氧化劑質(zhì)量、溫度，皆一一進(jìn)行觀測，抽絲剝繭。實(shí)驗(yàn)表明，隨著MNP-Fe3O4的投加量的增加，兩類程序的反應(yīng)效果皆有顯著的提高，但增加幅度并不成比例。適宜的氧化劑濃度亦可提升NC的脫色效果。另外，提升程序MNP-Fe3O4/PS的反應(yīng)溫度可促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)表明，提升反應(yīng)溫度可促使MNP-Fe3O4析出更多的Fe2+，并且伴隨自由基·OH和SO4-·的大

4、量出現(xiàn)。當(dāng)程序MNP-Fe3O4/PS的反應(yīng)溫度提升并維持在60℃時，染料NC的降解率便可在反應(yīng)僅進(jìn)行到20min時達(dá)到95%；熱活化PS觸發(fā)MNP-Fe3O4對NC的脫色反應(yīng)的活化能是101.74kcal/mol。此外，研究發(fā)現(xiàn)超聲波與這兩類程序的協(xié)同作用(MNP-Fe3O4/Fenton/US及MNP-Fe3O4/PS/US)對染料NC的去除皆有顯著的提升，但程序MNP-Fe3O4/Fenton/US的降解效率優(yōu)于程序MNP-Fe3

5、O4/PS/US。僅在程序MNP-Fe3O4/Fenton中增添5min的超聲波震蕩(120W/L)，即可將NC的去除率在15min內(nèi)提升至90%。程序MNP-Fe3O4/PS/US中，反應(yīng)進(jìn)行90min，US為10min、20min、30min、45min，最終NC去除率分別為62.50%、70.31%、88.18和97.67%，皆高于程序MNP-Fe3O4/PS的50.32%。
　　反應(yīng)機(jī)制分析實(shí)驗(yàn)可知，吸附作用和氧化作用在M