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基于活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸自由基(SO4·?)的高级氧化法,具有处理效果较好、环境友好等特点,已经成为废水处理研究的热点。本文采用原位生长法将钴基普鲁士蓝类似物(CoCo-PBA)负载于层状双氢氧化物CuFe-LDH上,制备了新型复合材料CoCo-PBA@CuFe-LDH,用作催化剂活化PMS降解阿特拉津(ATZ)。主要研究了CoCo-PBA负载前后对PMS的活化性能,考察了复合材料CoCo-PBA@CuFe-LDH活化PMS降解ATZ的影响因素。考察了CoCo-PBA@CuFe-LDH/PMS体系中存在的氧化活性物质,并提出了ATZ可能的降解路径。
首先,采用原位生长法将CoCo-PBA负载于层状双氢氧化物CuFe-LDH,制得催化剂CoCo-PBA@CuFe-LDH。研究结果显示,CoCo-PBA成功负载于CuFe-LDH;在复合材料CoCo-PBA@CuFe-LDH中Co、Cu、Fe、N、O等元素分布均匀,Cu、Co、Fe分别以Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)/Co(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)的形式存在;CoCo-PBA@CuFe-LDH的层状结构特点不明显,但具有比单体CoCo-PBA更大的比表面积和孔容,并且介孔的孔容增长明显,有利于ATZ分子的吸附和迁移。
其次,考察了复合材料CoCo-PBA@CuFe-LDH活化PMS降解ATZ的影响因素。结果显示提高复合材料CoCo-PBA@CuFe-LDH用量和反应温度都有利于ATZ的降解;PMS用量过多会对ATZ的降解产生轻微的抑制作用;过酸和过碱的环境都不利于ATZ的降解;系统中可能存在的HCO3?,H2PO4?和Cl?等离子对ATZ的降解均表现出了一定的抑制作用。得到了活化PMS降解ATZ的较优反应条件为15mg·L?1ATZ,50mg·L?1CoCo-PBA@CuFe-LDH,300mg·L?1PMS,初始pH6.3,反应温度298K。反应15min后,CoCo-PBA@CuFe-LDH/PMS体系中ATZ的降解率达到99.5%,而CoCo-PBA/PMS体系中ATZ的降解率仅为65.5%,说明采用原位生长法将CoCo-PBA负载于CuFe-LDH制得的CoCo-PBA@CuFe-LDH可有效提高对PMS的活化性能,循环使用4次后,ATZ的降解率仍然能达到83.4%,表明其具有较好的催化活性和重复使用性。
最后,EPR实验和猝灭实验的结果显示,在CoCo-PBA@CuFe-LDH/PMS体系中同时存在SO4·?和羟基自由基两种活性物质,SO4·?对ATZ的降解起到了关键作用。通过ATZ降解中间产物的检测,提出了ATZ可能的降解路径。
首先,采用原位生长法将CoCo-PBA负载于层状双氢氧化物CuFe-LDH,制得催化剂CoCo-PBA@CuFe-LDH。研究结果显示,CoCo-PBA成功负载于CuFe-LDH;在复合材料CoCo-PBA@CuFe-LDH中Co、Cu、Fe、N、O等元素分布均匀,Cu、Co、Fe分别以Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)/Co(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)的形式存在;CoCo-PBA@CuFe-LDH的层状结构特点不明显,但具有比单体CoCo-PBA更大的比表面积和孔容,并且介孔的孔容增长明显,有利于ATZ分子的吸附和迁移。
其次,考察了复合材料CoCo-PBA@CuFe-LDH活化PMS降解ATZ的影响因素。结果显示提高复合材料CoCo-PBA@CuFe-LDH用量和反应温度都有利于ATZ的降解;PMS用量过多会对ATZ的降解产生轻微的抑制作用;过酸和过碱的环境都不利于ATZ的降解;系统中可能存在的HCO3?,H2PO4?和Cl?等离子对ATZ的降解均表现出了一定的抑制作用。得到了活化PMS降解ATZ的较优反应条件为15mg·L?1ATZ,50mg·L?1CoCo-PBA@CuFe-LDH,300mg·L?1PMS,初始pH6.3,反应温度298K。反应15min后,CoCo-PBA@CuFe-LDH/PMS体系中ATZ的降解率达到99.5%,而CoCo-PBA/PMS体系中ATZ的降解率仅为65.5%,说明采用原位生长法将CoCo-PBA负载于CuFe-LDH制得的CoCo-PBA@CuFe-LDH可有效提高对PMS的活化性能,循环使用4次后,ATZ的降解率仍然能达到83.4%,表明其具有较好的催化活性和重复使用性。
最后,EPR实验和猝灭实验的结果显示,在CoCo-PBA@CuFe-LDH/PMS体系中同时存在SO4·?和羟基自由基两种活性物质,SO4·?对ATZ的降解起到了关键作用。通过ATZ降解中间产物的检测,提出了ATZ可能的降解路径。