Page 186 - 精细化工2019年第8期
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·1674·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

                                                                              3+
            CDSBP 在 21.8处的特征衍射峰显著增强并变窄,                       高;但是由于 Fe 水溶液呈强酸性,使得纤维在配
            表明 CDSBP 具有更高的结晶度。原因可能是酯化改                         位反应的过程中发生水解,导致大分子链断裂,无
            性时,柠檬酸分子可以更容易地穿透甜菜粕纤维中                             定形区增大,结晶区减小,最终使 CDSBP-Fe 的结
            的无定形区域。同时,在酯化改性过程中,非晶区                             晶度下降。
            域中的纤维素单元之间可以产生交联,从而导致结                             2.1.3    SEM 分析
            晶度增加     [15] 。CDSBP 在衍射角为 15.9内的吸收强                  使用钨灯丝扫描电镜观察改性前后样品的微观
            度也显著升高,这可归因于 CDSBP 富含纤维素结                          形态变化,结果如图 3 所示。从图中可以看出,未
            构,而纤维素的富集可能是由于甜菜粕纤维中的果                             经酯化改性处理的甜菜粕纤维表面较为粗糙,略有
            胶被去除造成的。                                           裂缝,且表面存在大小不一的凸起物,这可能是在
                     3+
                 与 Fe 发生配位反应后,CDSBP-Fe 在 15.9与                粉碎过程中,甜菜粕纤维破坏不均造成的。而
            21.8处的特征衍射峰显著降低,表明铁配合物结晶                          CDSBP 样品的表面形态特征与甜菜粕纤维是完全
            度减少。尽管改性甜菜粕纤维表面的羧基(—COOH)                          不同的。柠檬酸酯化改性后,纤维表面变得光滑,
                 3+
            与 Fe 发生配位反应后,可以加强纤维无定形区域                           并且发现了大面积的皱纹曲卷,这说明柠檬酸已经
            的交联作用从而导致甜菜粕纤维表面层的结晶度升                             在甜菜粕纤维表面发生了改性反应。












                                     图 3    SBP fiber (a)、CDSBP (b)和 CDSBP-Fe (c)的 SEM 图
                                  Fig. 3    SEM images of SBP fiber (a), CDSBP (b) and CDSBP-Fe (c)

                      3+
                 与 Fe 发生配位反应后,在配合物表面的皱纹                        剂与催化剂时,染料的脱色率在25 min时超过95%,
            上发现一些泥状层物质,主要是由于 CDSBP 表面的                         意味着当催化剂与氧化剂同时存在,可见光辐射能
                                               3+
                                  3+
            羧基(—COOH)与 Fe 配位,使 Fe 固定在纤维                        够有效地提高纤维铁配合物的催化降解效果,后续
                                      3+
            表面。值得注意的是,与 Fe 发生配位反应后得到                           实验都将在催化剂、氧化剂和可见光辐射同时存在
            的 CDSBP-Fe 仍然保留着纤维素的主体结构,这为                        的条件下进行。
            其作为非均相 Fenton 催化剂的奠定了良好的基础。
            2.2    CDSBP-Fe 光催化反应条件及机理的探究
            2.2.1    催化反应条件的设定
                 为确定 CDSBP-Fe 作为非均相 Fenton 反应催化
            剂对活性红 195 光催化降解的条件,根据 1.4.1 节方
            法设计实验,观察活性红 195 脱色率的变化,结果
            如图 4 所示。
                 从图4a可知,反应体系Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ在暗态
            和可见光辐射条件下染料的脱色率未超过15%,因
            此,可以认为染料在这4种体系下几乎没有发生降解

            反应,只有H 2 O 2 的微弱氧化能力或CDSBP-Fe对染料                   图 4    不同反应体系中染料脱色率的变化(a);不同光照
            的吸附造成少许脱色。体系(Ⅴ)在暗态条件下染                                  条件下体系(Ⅴ)脱色率的变化(b)
            料的脱色率也未超过20%,说明在暗态条件下,同                            Fig. 4    Variation of dye decolorization rate in the different
                                                                     reaction system (a); Variation of dye decolorization
            时存在氧化剂与催化剂时,染料也仅仅是被吸附到                                   rate of system (Ⅴ) in different lighting conditions (b)
            纤维表面,并未发生明显的氧化降解反应。图4b表
            示体系(Ⅴ)在暗态反应40 min后,介入可见光辐                          2.2.2    催化机理的探究
                                                                                                 
            射,反应20 min内,染料的脱色率超过90%;与体系                            叔丁醇是•OH 淬灭剂,苯醌是 O 2 •淬灭剂             [16] 。
            (Ⅵ)相似,在可见光辐射条件下,同时存在氧化                             为研究 CDSBP-Fe 作为非均相 Fenton 反应催化剂对
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