污染控制技术及原理

  • 张瑛洁,马军,宋磊,柳旭升,赵吉,吴培瑛.树脂负载Fe3+/Cu2+多相类芬顿降解染料橙黄[J].环境科学学报,2009,29(7):1419-1425

  • 树脂负载Fe3+/Cu2+多相类芬顿降解染料橙黄
  • Degradation of Orange IV dye solution catalyzed by Fe3+/Cu2+ loaded resin in the presence of H2O2
  • 基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(No.2006AA06Z306)
  • 作者
  • 单位
  • 张瑛洁
  • 1. 东北电力大学化学工程学院, 吉林 132012; 2. 哈尔滨工业大学市政环境工程学院城市水资源开发利用(北方)国家工程研究中心, 哈尔滨 150090
  • 马军
  • 哈尔滨工业大学市政环境工程学院城市水资源开发利用(北方)国家工程研究中心, 哈尔滨 150090
  • 宋磊
  • 东北电力大学化学工程学院, 吉林 132012
  • 柳旭升
  • 哈尔滨工业大学市政环境工程学院城市水资源开发利用(北方)国家工程研究中心, 哈尔滨 150090
  • 赵吉
  • 哈尔滨工业大学市政环境工程学院城市水资源开发利用(北方)国家工程研究中心, 哈尔滨 150090
  • 吴培瑛
  • 东北电力大学化学工程学院, 吉林 132012
  • 摘要:制备了新型多相类Fenton催化剂(Fe3++Cu2+)/R(Fe3+和Cu2+同时负载于离子交换树脂),以橙黄Ⅳ为研究对象,探讨了初始过氧化氢浓度、橙黄Ⅳ浓度、催化剂量、初始pH值及温度等因素对催化反应速率的影响,并对该催化剂重复使用性能进行测试.研究结果表明,该催化剂(Fe3++Cu2+)/R与Fe3+/R相比表现出更好的催化过氧化氢分解的活性,使橙黄Ⅳ的降解率提高10%;催化过氧化氢氧化橙黄Ⅳ的反应遵循假一级反应动力学,反应活化能为10.71kJ·mol-1;催化剂表现出良好的重复使用性能,Fe3+和Cu2+在树脂表面负载比较牢固,具有较好的稳定性和耐用性.同时,电子顺磁共振(EPR)测试结果表明,Cu2+的掺杂能有效地促进OH·的产生;X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,反应过程中存在高价态铁物种.因此,在该体系反应过程中产生的活性物种是OH·和高价态铁同时共存.
  • Abstract:A new heterogeneous catalyst,Fe3+/Cu2+/R where Fe3+ and Cu2+ were exchanged into cationic exchange resin D001(R),was prepared which had a better catalytic reactivity to decompose H2O2 than Fe3+/R.The removal rate of Orange IV increased 10% with this catalyst compared with Fe3+/R.The effect of the initial concentration of H2O2,the initial dye concentration,the catalyst dosage,the initial pH and temperature on the reaction rate constant was also studied.The reaction follows pseudo-first-order kinetics.The activation energy for Fe3+/Cu2+/R catalyzed oxidation of the dye was determined to be 10.71 kJ·mol-1.Repeated use of catalyst did not decrease the removal rate of Orange IV.EPR(electron paramagnetic resonance) showed that the addition of Cu2+ into the catalyst of Fe3+/R could effectively enhance the formation of OH.XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) measurements showed that a ferryl species was formed during the reaction.So the reactive intermediates for this reaction were both OH· and ferryl species.

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