羥基氧化鐵負(fù)載土催化降解對氯苯酚

李 博 連弘揚(yáng) 王梓川

(東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

羥基氧化鐵負(fù)載土催化降解對氯苯酚

李 博 連弘揚(yáng) 王梓川

(東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

對實(shí)驗(yàn)室合成負(fù)載型羥基氧化鐵降解對氯苯酚進(jìn)行了分析，從不同配比的負(fù)載型羥基氧化鐵分別在自然光、紫外光以及暗態(tài)條件下對氯苯酚的去除率進(jìn)行了論述，提出了最適降解條件及最佳配比負(fù)載型羥基氧化鐵方法，達(dá)到了最佳配比效果。

膨潤土，羥基氧化鐵，對氯苯酚，去除率

1 實(shí)驗(yàn)部分

1)實(shí)驗(yàn)所需儀器見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器總表

2)實(shí)驗(yàn)所需試劑見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)試劑總表

3)實(shí)驗(yàn)步驟。a.降解實(shí)驗(yàn)。分別選取0.1 g活化土，原土，不同配比的負(fù)載土在自然光，紫外光和暗態(tài)條件下，在磁力攪拌器中攪拌1 h，過濾，5 000 r/min的條件下離心10 min后，測定總酚濃度和高錳酸鹽指數(shù)。b.總酚濃度的測定(GB 7490—1987)。取5 mL過濾后的溶液，置于50 mL比色管中，并依順序加入0.5 mL氯化銨—氨水緩沖液，1 mL 4-氨基安替吡啉溶液(2%)，1 mL鐵氰化鉀溶液(8%)，定容，放置10 min，在506 nm波長下測其吸光度，如圖1所示。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

1)活化土活化時(shí)間對高錳酸鹽去除率影響的比較。取活化時(shí)間分別為2 h，4 h，6 h的活化土加入對氯苯酚溶液，在暗態(tài)下于磁力攪拌器上攪拌60 min，過濾離心后取濾液測吸光度和高錳酸鹽指數(shù)，比較不同活化時(shí)間的不同結(jié)果，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

從圖2中可看出：隨著活化土烘干時(shí)間的延長高錳酸鹽去除率略微升高，但總體差距不大，總酚去除率也基本保持一致，故活化土烘干2 h以上對總酚和高錳酸鹽的去除率影響甚小。

2)原土與活化土處理對氯苯酚的比較。取原土與活化土分別加入對氯苯酚溶液，于自然光下在磁力攪拌器上分別攪拌10 min，20 min，40 min，60 min，80 min，100 min，過濾離心后取濾液測吸光度，每組做平行樣，觀察在不同時(shí)間下，原土與活化土的吸附效果，結(jié)果如圖3所示。由圖3看出，原土與活化土均在60 min時(shí)C/C0為最小值，即去除率達(dá)到最高。原土吸附去除率相對活化土的去除率較低，且各時(shí)間段內(nèi)去除率有所起伏?；罨廖铰试谇?0 min基本保持穩(wěn)定，于40 min起提升較快，并于60 min時(shí)達(dá)到最大，之后又趨于前10 min的水平。原土與活化土之間進(jìn)行比較，活化后的膨潤土吸附去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)要好于原土的吸附去除率，吸附效果更顯著，兩條吸附去除率曲線走勢相同。

3)活化土與負(fù)載土處理對氯苯酚的比較。取活化土、鐵土配比分別為0.000 5 mol/g，0.001 0 mol/g，0.001 5 mol/g的負(fù)載土，分別加入對氯苯酚溶液，于自然光下在磁力攪拌器上分別攪拌10 min，20 min，40 min，60 min，80 min，100 min，過濾離心后取濾液測吸光度，觀察在不同時(shí)間下活化土與各負(fù)載土處理對氯苯酚的效果，結(jié)果如圖4所示。由圖4看出：活化土的C/C0比負(fù)載土的都要小，即去除率均高于各配比的負(fù)載土?；罨猎谇?0 min吸附去除率基本持平，在60 min時(shí)達(dá)到最高值，然后又回到之前的水平。負(fù)載土隨著時(shí)間延長，去除率總體緩慢上升。主要的原因是羥基氧化鐵顆粒在負(fù)載土表面占據(jù)了一定的表面積，使得吸附表面的吸附位點(diǎn)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于活化土。

由此說明活化土處理對氯苯酚只起到了一個(gè)吸附作用，當(dāng)達(dá)到吸附飽和時(shí)會隨著時(shí)間的增長吸附率有一定的下降。而負(fù)載土有催化降解的作用，當(dāng)達(dá)到吸附飽和后，羥基氧化鐵在自然光下能產(chǎn)生羥基自由基，不斷催化降解對氯苯酚，所以去除率有所升高。從而可以看出在自然光下羥基氧化鐵有一定的降解作用。

從三種負(fù)載土看，鐵土配比為0.001 mol/g的降解去除率最好，0.000 5 mol/g配比由于膨潤土過多而羥基氧化鐵顆粒少，故降解效果不顯著。0.001 5 mol/g配比則是因?yàn)榱u基氧化鐵顆粒比例較多，對氯苯酚少，因而降解效果也不是很好。

由此可見，無論過高還是過低都會影響負(fù)載土處理對氯苯酚的效果，選取最佳降解效果的負(fù)載土鐵土配比為0.001 mol/g。

4)不同光照條件下不同配比負(fù)載土處理對氯苯酚的比較。取鐵土配比分別為0.000 5 mol/g，0.001 0 mol/g，0.001 5 mol/g，0.002 0 mol/g，0.002 5 mol/g的負(fù)載土，分別加入對氯苯酚溶液，在自然光，紫外光，暗態(tài)條件下攪拌1 h后過濾離心，取濾液測吸光度，比較在不同光照條件下，不同配比負(fù)載土處理對氯苯酚的效果，結(jié)果如圖5所示。由圖5可看出：在暗態(tài)條件下，隨著鐵土配比不斷增大，總酚去除率略微有所上升但基本保持不變。在自然光和紫外光條件下，隨著鐵土配比的不斷增大，在0.001 0 mol/g時(shí)總酚去除率達(dá)到最大值。分析原因：在暗態(tài)條件下，無光催化和光氧化，只是一個(gè)吸附作用，在1 h左右吸附已平衡，所以總酚去除率雖然有所上升但基本保持不變。在紫外光和自然光照條件下，配比較低時(shí)，羥基氧化鐵顆粒占據(jù)負(fù)載土的表面少，對氯苯酚被吸附的多，去除的一部分主要是膨潤土的吸附作用，很少一部分在吸附后被降解，吸附為主，降解為輔，當(dāng)達(dá)到一個(gè)最佳鐵土配比時(shí)，對氯苯酚被吸附后進(jìn)行降解，去除率達(dá)到最大值。當(dāng)鐵土配比較大時(shí)，羥基氧化鐵占據(jù)膨潤土表面比例較大，從而導(dǎo)致膨潤土表面吸附的對氯苯酚減少，能氧化的對氯苯酚也隨之減少，因而當(dāng)鐵土配比超過0.001 5 mol/g時(shí)，溶液中對氯苯酚去除率比鐵土配比為0.001 mol/g時(shí)低。

從光照條件比較看，自然光條件優(yōu)于紫外條件和暗態(tài)條件。這與羥基自由基生成的機(jī)理有關(guān)。羥基氧化鐵在光輻射條件下，激發(fā)這種類光敏半導(dǎo)體產(chǎn)生電子—空穴對，與吸附在膨潤土上的溶解氧、水分子等作用，產(chǎn)生·OH等氧化性極強(qiáng)的自由基，再通過與污染物之間的羥基加和、取代、電子轉(zhuǎn)移等使污染物降解。羥基氧化鐵的禁帶寬度為2.1 eV～2.3 eV，在太陽光的作用下具有光催化活性，所以在自然光條件下降解率最高。

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Ferric hydroxide catalytic degradation of soil load chlorophenol

Li Bo Lian Hongyang Wang Zichuan

(MaterialsScienceandEngineeringCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

The laboratory ferric oxide degradation of chlorine phenol hydroxyl synthesis load model is analyzed, from the different proportion of load type hydroxyl iron oxide respectively in natural light, ultraviolet light and dark state conditions on the removal rate of chlorine phenol aspects discussed in this paper, puts forward the optimal degradation conditions and the optimal proportion of load type hydroxyl ferric oxide method, achieve the best ratio effect.

bentonite, hydroxyl iron oxide, chlorine phenol, removal rate

1009-6825(2015)02-0119-02

2014-11-05

李 博(1993- )，女，在讀本科生； 連弘揚(yáng)(1993- )，女，在讀本科生； 王梓川(1994- )，男，在讀本科生

O611

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