β-FeOOH/SiO2復(fù)合非均相Fenton催化劑制備及對(duì)甲基橙溶液的降解

陳爽 于萍 李星華 白建軍 張林琳

摘要：采用簡單、環(huán)保的方法合成β-FeOOH/SiO2復(fù)合非均相Fenton催化劑，采用紅外光譜儀（FT-IR）、X射線衍射儀（XRD）、X射線光電子能譜儀（XPS）、透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)催化劑進(jìn)行表征分析，考察質(zhì)量比、合成溫度和合成時(shí)間對(duì)催化劑催化活性的影響，通過分析催化劑類型、用量及雙氧水用量，探究β-FeOOH/SiO2復(fù)合催化劑處理染料廢水的最佳工藝條件。結(jié)果表明：β-FeOOH/SiO2復(fù)合催化劑制備工藝簡單，操作條件溫和，易于工業(yè)化生產(chǎn)；β-FeOOH/SiO2復(fù)合催化劑在滿足m（β-FeOOH）/m（SiO2）=1∶1，反應(yīng)溫度為90 ℃，反應(yīng)時(shí)間為8 h時(shí)，具有最佳的催化活性；在30 ℃條件下，β-FeOOH/SiO2的加入量為5 g/L，過氧化氫的加入量為0.1 L/L時(shí)，200 mg/L甲基橙染料廢水的去除率最大，達(dá)到98.85%，對(duì)亞甲基藍(lán)和羅丹明B的去除率分別達(dá)到90.44%和99.25%；β-FeOOH/SiO2復(fù)合催化劑對(duì)染料廢水具有良好的降解效果。

關(guān)鍵詞：β-FeOOH; 石英砂; 異構(gòu)芬頓; 染料廢水

中圖分類號(hào)：X 703 ????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-5005（2024）03-0198-09 ??doi：10.3969/j.issn.1673-5005.2024.03.022

Preparation of heterogeneous Fenton catalyst with β-FeOOH/SiO2 composite and degradation of methyl orange solution

CHEN Shuang1， YU Ping1， LI Xinghua2， BAI Jianjun1， ZHANG Linlin1

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering in China University of Petroleum （East China）， Qingdao 266580， China;2.Heze Ecological Environment Monitoring Center in Shandong Province， Heze 474000， China）

Abstract：β-FeOOH/SiO2 composite heterogeneous Fenton catalyst was synthesized by a simple and environmentally friendly method. FT-IR， XRD， XPS， and TEM were used to characterize and analyze the catalyst. The effects of the preparation ratio， synthesis temperature and synthesis time on the catalytic activity of the catalyst were investigated. Through the study of catalyst type and amount， as well as the amount of hydrogen peroxide， the optimal process conditions for the treatment of dye wastewater by β-FeOOH/SiO2 composite catalyst were explored. The results show that The preparation process is simple and the operating conditions is mild， which is easy for industrial production. The β-FeOOH/SiO2 composite catalyst has the best catalytic activity when the mass ratio of β-FeOOH to SiO2 is 1∶1， the reaction temperature is 90 ℃， and the reaction time is 8 h. Under the condition of 30 ℃， when the addition amount of β-FeOOH/SiO2 is 5 g/L and the addition amount of hydrogen peroxide is 0.1 L/L， the removal rate of 200 mg/L methyl orange dye wastewater reaches the maximum of 98.85%. And the removal rates of methylene blue and rhodamine B reach 90.44% and 99.25%， respectively， indicating that the prepared β-FeOOH/SiO2 composite catalyst has a good degradation effect on dye wastewater.

Keywords：β-FeOOH; quartz sand; heterogeneous Fenton; dye wastewater

印染廢水結(jié)構(gòu)復(fù)雜，毒性強(qiáng)，能長期穩(wěn)定存在于環(huán)境中，是造成水污染的重要污染源［1-2］。甲基橙染料廢水是典型的印染廢水有機(jī)污染物［3］，傳統(tǒng)處理方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)該污染物的高效降解［4］，而高級(jí)氧化技術(shù)（AOPs）會(huì)產(chǎn)生·OH，在水處理過程中可以將水體中的大分子物質(zhì)降解為低毒或無毒的小分子物質(zhì)，甚至直接降解為CO2和H2O［5］，是當(dāng)前處理難降解有機(jī)污染物最有前途的手段和方法。高級(jí)氧化技術(shù)（AOPs）中的Fenton氧化法具有氧化能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、降解效果好［6］、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。但也因處理過程產(chǎn)生污泥［7］，需要酸化、中和［8］等缺點(diǎn)，無法實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。將活性成分鐵離子負(fù)載在固體載體上的非均相Fenton氧化技術(shù)，有利于有機(jī)物在鐵顆粒周圍形成富集，具有消除或抑制氫氧化鐵污泥形成［9-10］和易于分離［11］等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)對(duì)鐵進(jìn)行固定，能有效避免均相體系中鐵離子流失、二次污染等缺點(diǎn)［12］，有效避免均相Fenton體系的缺點(diǎn)。β-FeOOH制備簡單，生產(chǎn)成本低，晶體粒子分布均勻［11］，具有較大的軌道型結(jié)構(gòu)，鐵原子與骨架緊密結(jié)合［13］，比表面積大［14］，孔隙分布窄［15］，化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定［16-18］，是多相體系中最有前途的催化劑。SiO2是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、成本低且易獲得的硅酸鹽非金屬礦物［19］，是一種良好的載體材料［20-21］。筆者開發(fā)一種成本低、制備方法更簡單、降解過程無需調(diào)節(jié)pH的多相芬頓催化劑，以甲基橙為目標(biāo)污染物，探究β-FeOOH/SiO2復(fù)合非均相Fenton催化劑降解的最佳工藝條件，并應(yīng)用于亞甲基藍(lán)和羅丹明B染料的降解。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

試驗(yàn)材料：甲基橙（CP）、無水氯化鐵（CP）、過氧化氫（AR，質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%），國藥化學(xué)試劑有限公司；石英砂（AR），中國天津巴斯夫化工有限公司。

儀器：AL204高精度電子分析天平，梅特勒-托萊多儀器（中國上海）有限公司；DHG-9246A智能電加熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海齊欣實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；DF-101S集熱器式恒溫加熱磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司。H2016D高速離心機(jī)，上海知信實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)有限公司; CHA-S氣浴恒溫振蕩器，常州國宇儀器制造有限公司；752N紫外可見分光光度計(jì)，上海INESA分析儀器有限公司; VERTEX 70型傅里葉變換紅外光譜儀；XPert PROMPD型X射線衍射儀（XRD）， 荷蘭PANalytical B V公司；ESCALAB 250Xi型X射線光電子能譜儀（XPS）， ThermoFisher Scientific公司；加速度電壓為200 kV的JEM-2100 UHR型透射電子顯微鏡，采用日本JEOL公司; Micromericits ASAP-2460型比表面積與孔徑測(cè)定儀，麥克默瑞提克（上海）儀器有限公司。

1.2 β-FeOOH/SiO2的制備

配制一定濃度三氯化鐵溶液，在水浴中特定溫度下水解，取出鐵沉淀，10 000 r/min離心，洗滌干燥得到β-FeOOH。在燒杯中注入蒸餾水，加入β-FeOOH固體粉末，磁力攪拌30 ?min。根據(jù)β-FeOOH與SiO2質(zhì)量比的不同，加入研磨好的SiO2，后按一定比例加入蒸餾水。經(jīng)過一定時(shí)間的磁力攪拌，將得到的反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜，在不同的溫度和時(shí)間下進(jìn)行反應(yīng)，離心、洗滌、干燥，得到β-FeOOH/SiO2復(fù)合催化劑。

1.3 催化劑活性評(píng)價(jià)

取200 mg/L模擬染料廢水20 mL移入具塞錐形瓶中，加入0.1 g催化劑和2 mL H2O2（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%）溶液，搖勻，置于30 ℃恒溫振蕩器中，以恒定的搖速降解。在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)，離心稀釋，用紫外分光光度計(jì)測(cè)量模擬染料廢水在最大吸收波長處的吸光度。通過測(cè)定模擬染料廢水的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算降解溶液中剩余染料廢水的濃度。染料去除率（R）計(jì)算公式為

R=（M0-Mi）/M0.（1）

式中，M0為染料的初始質(zhì)量，g;Mi為反應(yīng)后染料在溶液中的剩余質(zhì)量，g。

1.4 表征方法

采用傅里葉變換紅外光譜表征材料物相組成，用X射線衍射儀表征材料晶體結(jié)構(gòu)，用X射線光電子能譜儀表征材料元素組成，用透射電子顯微鏡獲得透射電鏡（TEM）和高分辨率透射電鏡（HRTEM）圖像，用比表面積與孔徑測(cè)定儀測(cè)定材料比表面積（BET）和孔隙結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果分析

2.1 Fenton催化劑的性能表征

2.1.1 物相組成

采用FT-IR對(duì)催化劑進(jìn)行物相分析，圖1為SiO2，β-FeOOH和優(yōu)化制備條件后制得的β-FeOOH/SiO2的FT-IR光譜圖。從圖1（a）看出，在1 083和1 175 cm-1處的強(qiáng)且尖銳的吸收峰是Si—O—Si反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰。795、779、692和461 cm-1處的吸收峰是Si—O鍵對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰。這表明該催化劑的載體為含二氧化硅較多的石英砂，這與陳和生等［22］的研究結(jié)果一致。從圖1（b）看出，波長3 385和1 618 cm-1處的吸收峰可能歸因于被吸收的H2O分子或水合羥基基團(tuán)的O—H拉伸振動(dòng)［23］。862和690 cm-1處的吸收峰是β-FeOOH的O—H…Cl振動(dòng)峰，431 cm-1處的拉伸振動(dòng)峰是Fe—O—Fe的特征峰［24］，這表明合成的鐵礦物為β-FeOOH。圖1（c）是優(yōu)化制備條件后制得的β-FeOOH/SiO2非均相Fenton催化劑的傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜，與圖1（a）和（b）相比，波長989和862 cm-1處的吸收峰消失，在3 385和1 618 cm-1處的吸收峰發(fā)生藍(lán)移，1 755、795、779、692、461、431 cm-1處的吸收峰均減弱，這表明β-FeOOH不僅覆蓋了SiO2的表面，而且與SiO2形成強(qiáng)烈的相互作用，且1 175 cm-1處的吸收峰向低波數(shù)方向移動(dòng)，這是由于Fe3+的半徑大于Si4+的半徑，導(dǎo)致Fe—O的鍵長大于Si—O的鍵長，鍵力常數(shù)減小，發(fā)生吸收帶紅移，該結(jié)果表明β-FeOOH中的鐵成功負(fù)載在SiO2表面上形成Si—O—Fe鍵。

2.1.2 晶體結(jié)構(gòu)

樣品的XRD圖譜見圖2?？梢钥闯觯涸?θ為20.8°、26.6°、36.5°、39.4°、40.3°、42.4°、45.8°、50.1°、54.8°、59.9°、64.0°、67.8°、68.1°和68.3°處出現(xiàn)與JCPDS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)卡（00-005-0490）一一對(duì)應(yīng)的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)SiO2的（100）、（101）、（110）、（102）、（111）、（200）、（201）、（112）、（202）、（211）、（113）、（212）、（203）和（301）晶面；β-FeOOH樣品的XRD圖譜與四方纖鐵礦β-FeOOH的JCPDS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)卡（00-034-1266）的衍射峰相吻合，晶胞參數(shù)為a0=10.5350 ，b0=10.535 0 ，c0=3.0300 ，并未檢測(cè)到雜質(zhì)峰；β-FeOOH/SiO2的XRD圖譜中，位于2θ為11.8°、26.7°、34.0°、35.2°和55.9°處出現(xiàn)的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)β-FeOOH的（110），（310），（400），（211），（521）晶面，表明β-FeOOH相與SiO2相相混合。與SiO2相相比，β-FeOOH/SiO2樣品中SiO2相的衍射峰位置的變化可忽略不計(jì)，這表明含鐵相并未摻入SiO2晶格中，而是以β-FeOOH的形式沉積在SiO2的晶格表面上。制備的β-FeOOH/SiO2催化劑保留了純相較高的結(jié)晶度，且在催化劑的制備過程中沒有發(fā)生明顯的相變，表明β-FeOOH/SiO2非均相Fenton催化劑已成功合成。

2.1.3 元素組成

對(duì)β-FeOOH及β-FeOOH/SiO2非均相Fenton催化劑樣品中各種元素的詳細(xì)化學(xué)特征進(jìn)行了XPS表征分析，其結(jié)果見圖3。由圖3（a）看出，β-FeOOH樣品中主要有Fe、O兩種元素組成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為26.16%，73.84%；β-FeOOH/SiO2樣品中主要有Fe、O、Si組成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10.32%、68.09%、21.59%，表明制得的非均相Fenton催化劑由純含鐵相和純SiO2相組成，該結(jié)論與 XRD圖譜的結(jié)果非常吻合。制備的非均相芬頓催化劑由純含鐵相和純SiO2相組成，與XRD圖譜的結(jié)果一致。由圖3（b）看出，鐵自旋軌道的耦合作用導(dǎo)致Fe 2p結(jié)合能級(jí)在711和725 eV附近分裂為2個(gè)明顯的峰，分別歸屬于Fe 2p3/2和Fe 2p1/2，在710.7和724.3 eV處的峰值表明β-FeOOH樣品中存在Fe2+，β-FeOOH樣品在712.4和726.5 eV的峰和718.7、732.9 eV的衛(wèi)星峰表明，β-FeOOH樣品中存在Fe3+。圖由3（c）看出，在SiO2載體上負(fù)載β-FeOOH制備β-FeOOH/SiO2非均相Fenton催化劑樣品后，F(xiàn)e 2p3/2的峰值從712.4轉(zhuǎn)移到712.5 eV，結(jié)合能的輕微增加是由于Fe—O—Si鍵的形成。加載后Fe 2p的XPS圖形狀基本不變，F(xiàn)e2+/Fe3+的強(qiáng)度比從40∶60下降到39∶61，表明將β-FeOOH負(fù)載在SiO2載體上依然可以使β-FeOOH中的Fe2+和Fe3+在β-FeOOH/SiO2+H2O2體系中保持良好的催化活性。由圖3（d）看出，對(duì)于 O 1s 線可以反褶積為5個(gè)峰，峰位為529.7、531.1和531.6 eV，它與Fe結(jié)合的晶格氧原子（Fe—Olattice）、晶格羥基（Fe—OHlattice）和表面吸附羥基（Fe—OHad）相匹配。由圖3（e）和圖3（d）看出，加載前后樣品的O 1s （Fe—OHlattice）/O 1s （Fe—Olattice）比值分別為1.011和1.005，非常接近預(yù)期的化學(xué)計(jì)量比1.0。在532.8和533.1 eV處出現(xiàn)的新峰屬于Si—O—Si和Fe—O—Si鍵，再次證明β-FeOOH/SiO2中形成了Fe—O—Si鍵，這與FT-IR的結(jié)論一致。

2.1.4 催化劑的TEM和HRTEM

催化劑TEM圖譜見圖4，其中圖4（b）中的插圖為復(fù)合材料的HRTEM圖像。由圖4（a）看出，試樣的形貌呈紡錘形，分布較為均勻，β-FeOOH納米顆粒的長度約為490 nm，寬度約為110 nm。由圖4（b）看出，圖中沒有出現(xiàn)明顯的單個(gè)二氧化硅微球，說明復(fù)合材料制備成功，插圖所示晶面的晶格間距為5.2 ，可歸屬于β-FeOOH的（200）面，表明β-FeOOH具有較好的晶體形貌，這與XRD衍射數(shù)據(jù)一致。由圖4（e）看出，催化劑材料中β-FeOOH的結(jié)晶度不好，晶型不成熟。由圖4（f）看出，合成時(shí)間過長，催化劑顆粒間的團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，影響催化活性。因此合成時(shí)間過長或過短得到的β-FeOOH/SiO2非均相Fenton催化劑結(jié)晶度較差，不能有效地降解甲基橙染料。結(jié)合分析選擇合成時(shí)間8 h作為β-FeOOH/SiO2非均相Fenton催化劑的最佳制備條件。

2.1.5 催化劑比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)

通過測(cè)定低溫氮?dú)馕?解吸，可以得到樣品的比表面積、孔體積、平均孔徑等結(jié)構(gòu)特征（表1）。采用氮吸附-脫附等溫線和Barrett-Joyner-Halenda （BJH）法測(cè)定樣品的孔徑分布， 結(jié)果見圖5，其中圖5（a）～（c）為N2吸附-解吸等溫線；圖5（d）～（f）為全孔徑分布曲線，可以看出，制備的樣品含有大量的介孔結(jié)構(gòu)和少量的微孔結(jié)構(gòu)。圖5（b）等溫線表征的樣品為介孔，β-FeOOH樣品在pr=0.8時(shí)開始出現(xiàn)解吸過程的遲滯環(huán)，而β-FeOOH /SiO2催化劑樣品在pr=0.4時(shí)開始出現(xiàn)解吸過程的遲滯環(huán)。結(jié)果表明，負(fù)載前后的催化劑樣品均為介孔結(jié)構(gòu)，符合Ⅳ型等溫線和H3型遲滯環(huán)的特征。H3遲滯等溫線上沒有明顯的飽和吸附平臺(tái)，表明催化劑樣品加載前后的孔結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的。m（β-FeOOH）/m（SiO2）=1∶1催化劑的滯后環(huán)比β-FeOOH和m（β-FeOOH）/m（SiO2）=1∶2催化劑的滯后環(huán)寬得多，表明m（β-FeOOH）/m（SiO2）=1∶1催化劑形成了更多的多孔結(jié)構(gòu)和更大的比表面積。由全孔徑分布曲線可以看出，β-FeOOH樣品的孔徑主要分布在2～10 nm的介孔范圍內(nèi)，少量大孔的存在可能是由于β-FeOOH納米棒之間的間隙造成的。m（β-FeOOH）/m（SiO2）=1∶1的試樣孔徑主要分布在2～40 nm的介孔范圍內(nèi)，m（β-FeOOH）/m（SiO2）=1∶2的試樣孔徑主要分布在2～30 nm的介孔范圍內(nèi)，表明加載SiO2前后試樣中存在大量介孔結(jié)構(gòu)。加載前后催化劑樣品的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。將β-FeOOH負(fù)載在SiO2上可以使β-FeOOH/SiO2樣品的比表面積從13.65 m2/g增加到31.52 m2/g，這可能是由于β-FeOOH負(fù)載過程中釋放了阻塞的孔或產(chǎn)生了新的孔，從而為β-FeOOH/SiO2催化劑提供了更多與污染物分子接觸的活性位點(diǎn)。因此，m（β-FeOOH）/m（SiO2）=1∶1非均相Fenton催化劑在甲基橙染料廢水去除實(shí)驗(yàn)中具有較好的效果。催化劑樣品的平均孔徑由14.13 nm減小到8.70 nm，表明β-FeOOH成功地進(jìn)入了SiO2形成的大孔中，形成了更多的中孔，使得β-FeOOH/SiO2的孔結(jié)構(gòu)更好。而m（β-FeOOH）/m（SiO2）=1∶2比表面積變化不明顯，平均孔徑明顯增大，導(dǎo)致樣品活性位點(diǎn)低，整體性能較差。

2.2 Fenton催化劑制備條件優(yōu)化

不同質(zhì)量比的β-FeOOH和SiO2制備的催化劑對(duì)甲基橙染料去除率的影響見圖6。可以看出，β-FeOOH與石英砂結(jié)合制備的催化劑對(duì)甲基橙染料的處理效果，明顯優(yōu)于β-FeOOH單獨(dú)制備的催化劑。

石英砂的加入為β-FeOOH提供了附著位點(diǎn)，并保留了其自身的濾留能［25］。與β-FeOOH復(fù)合后，改變自身的電荷，增加自身表面的活性吸附位點(diǎn)，增強(qiáng)其表面的比表面積和吸附能力，再利用靜電吸附的方法去除水中的甲基橙染料［26］。當(dāng)β-FeOOH與SiO2/為1∶1時(shí)，得到的催化劑具有最佳的催化活性，對(duì)甲基橙染料的去除率最高。這可能是因?yàn)榇呋瘎┲休d體比例的降低，會(huì)導(dǎo)致活性成分含量和物料比表面積的增加相對(duì)較大，所以在相同的降解條件下，其催化活性相對(duì)較好。因此本文中選擇β-FeOOH/SiO2為1∶1的樣品作為非均相Fenton催化劑降解染料廢水。

2.3 Fenton催化劑降解條件優(yōu)化

2.3.1 β-FeOOH/SiO2投加量對(duì)甲基橙染料去除率的影響

添加0、2.5、5、7.5 g/L β-FeOOH/SiO2催化劑對(duì)甲基橙染料去除率的影響見圖7?？梢钥闯?，無催化劑體系對(duì)甲基橙的去除率明顯低于有催化劑體系，這意味著體系中僅過氧化氫不足以分解產(chǎn)生足夠的羥基自由基來降解甲基橙染料。隨著催化劑投加量的增加，甲基橙的去除率也增加，但當(dāng)催化劑投加量超過5 g/L時(shí)，甲基橙的去除率變化不大。這可能是由于催化劑的量不同導(dǎo)致的。體系中的催化活性位點(diǎn)增加，可以促進(jìn)過氧化氫產(chǎn)生更多的羥基自由基，進(jìn)而引發(fā)自由基鏈反應(yīng)，攻擊有機(jī)分子，加速甲基橙染料的降解。但如果催化劑使用過多，可能會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)懸浮液產(chǎn)生較強(qiáng)的屏蔽作用，降低甲基橙的降解效率［27］。因此體系中催化劑的最佳添加量為5 g/L。

2.3.2 H2O2投加量對(duì)甲基橙染料去除率的影響

H2O2添加量為0、0.05、0.1、0.15 L/L時(shí)對(duì)甲基橙染料去除率的影響見圖8。可以看出，當(dāng)體系中不添加過氧化氫時(shí)，隨著降解時(shí)間的增加甲基橙的去除率呈現(xiàn)先增加后略有降低的趨勢(shì)。這說明當(dāng)體系中只有催化劑時(shí)，帶正電的氧化鐵會(huì)吸附甲基橙染料分子中帶負(fù)電的-SO3Na酸基，具有脫色作用。吸附達(dá)到平衡后會(huì)出現(xiàn)輕微的解吸現(xiàn)象，去除率會(huì)先升高后略有降低。隨著雙氧水加入量的增加，甲基橙的去除率整體呈上升趨勢(shì)，但雙氧水加入量繼續(xù)增加（當(dāng)雙氧水加入量為0.15 L/L時(shí)），甲基橙的去除率反而下降。這可能是因?yàn)檫^氧化氫量的增加會(huì)增加體系中產(chǎn)生的羥基自由基，從而加速染料分子的降解。而過量的過氧化氫會(huì)導(dǎo)致體系中羥基自由基過多，使·OH發(fā)生積累反應(yīng)，即·OH +·OH→H2O2 ［28］。此外，過量的H2O2也是甲基橙降解活性顆?！H的捕集劑［29］，即·OH + H2O2→H2O + HO2·［28］。因此在體系中加入過多的過氧化氫不利于甲基橙的降解，確定過氧化氫的最佳添加量為0.1 L/L。

2.4 Fenton催化劑降解效果評(píng)價(jià)

在最佳工藝條件下，β-FeOOH/SiO2復(fù)合非均相Fenton催化劑對(duì)不同染料的降解效果見圖9。在最佳工藝條件下，β-FeOOH/SiO2復(fù)合非均相Fenton催化劑對(duì)甲基橙、亞甲基藍(lán)、羅丹明B染料廢水的去除率超過90%。制備的β-FeOOH/SiO2復(fù)合非均相Fenton催化劑對(duì)染料廢水具有良好的降解效果，具有廣泛的應(yīng)用前景，有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

3 結(jié) 論

（1）當(dāng)m（β-FeOOH）/m（SiO2）=1∶1，反應(yīng)溫度為90 ℃，反應(yīng)時(shí)間為8 h時(shí)，β-FeOOH/SiO2復(fù)合催化劑的催化活性最佳。

（2）β-FeOOH/SiO2的加入量為5 g/L，過氧化氫的加入量為0.1 L/L，溫度為30 ℃時(shí)，200 mg/L甲基橙染料廢水的去除率最大，可達(dá)到98.85%。在相同條件下，該材料對(duì)亞甲基藍(lán)和羅丹明B的去除率分別達(dá)到90.44%和99.25%。

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（編輯 劉為清）

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（22078366）

第一作者及通信作者：陳爽（ 1973- ），女，副教授，碩士，研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)工程、水處理及固廢處理 。E-mail：chsh1030@163.com。

引用格式：陳爽，于萍，李星華，等.β-FeOOH/SiO2復(fù)合非均相Fenton催化劑制備及對(duì)甲基橙溶液的降解［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，48（3）：198-206.

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