Page 106 - 《精细化工》2020年第3期

·524· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

因此，提出活性艳红 X-3B 降解反应过程符合表观
一级反应动力学方程。但是活性艳红 X-3B 的降解
–1
速率常数有一定差别，分别为 0.035 min （Fe 3 O 4 -
–1
PR）、0.019 min （Fe 3 O 4 -CO）。这也表明，Fe 3 O 4 -PR
具有比 Fe 3 O 4 -CO 更好的催化效果。分析可知，
Fe 3 O 4 -PR 具有更优的催化活性可能由以下两方面原
因引起的：一是 Fe 3 O 4 -PR 的粒径小、比表面积大，
这将提供更多的活性位点给染料分子和 H 2 O 2 ；二是
Fe 3 O 4 -PR 有更好的结晶度，这可能有利于催化剂表

面的氧化还原循环，促进降解反应顺利进行。 图 4 Fe 3 O 4 -PR 及 Fe 3 O 4 -CO 稳定性比较
Fig. 4 Comparison of stability of Fe 3 O 4 -PR and Fe 3 O 4 -CO

经过 5 次循环实验后，两种体系中活性艳红
X-3B 的降解率均无明显衰减，仍可维持在 94%
（Fe 3 O 4 -PR）、80%（Fe 3 O 4 -CO）。结果表明，Fe 3 O 4 -PR
和 Fe 3 O 4 -CO 均具有良好的稳定性，Fe 3 O 4 -PR 展现
出良好的应用前景。
2.3 类芬顿反应的影响因素
2.3.1 溶液 pH 的影响
溶液 pH 是影响类芬顿反应的一个重要影响因
素。在 H 2 O 2 投加量为 1.0 mmol/L 和 Fe 3 O 4 -PR 投加
量为 1.0 g/L 的条件下，考察了溶液 pH 变化对类
芬顿体系降解活性艳红 X-3B 的影响，结果如图 5
所示。

图 3 Fe 3 O 4 -PR 及 Fe 3 O 4 -CO 催化活性比较
Fig. 3 Comparison of catalytic activities of Fe 3 O 4 -PR and
Fe 3 O 4 -CO

2.2.2 稳定性研究

催化剂的稳定性是考察催化剂性能的一个重要 图 5 pH 对降解反应的影响
指标。采用重复实验对 Fe 3 O 4 -PR 及 Fe 3 O 4 -CO 的稳 Fig. 5 Effect of pH on the reaction

定性进行考察，结果如图 4 所示。 由图 5 可知，随着溶液 pH 升高，活性艳红 X-3B

的降解率逐渐降低。当降解反应进行到 120 min 后，
在 pH=3 时，活性艳红 X-3B 的降解率可达 94%；而
在 pH=7 时，活性艳红 X-3B 的降解率仅为 12% 。
这是因为当 pH=3 时，H 2 O 2 在催化剂表面更容易被
催化分解生成•OH [20] 。但在 pH 较高时，H 2 O 2 不稳
定易分解为 H 2 O 和 O 2 。此外，在 pH 从 0 到 14 递
增过程中，•OH/H 2 O 的氧化电位相较于标准氢电极
（SHE）从 2.59 V 下降到 1.65 V [21] ，这意味着•OH
在酸性条件下有更高的氧化能力。为了更有效地降

解活性艳红 X-3B，选取溶液的 pH=3 为宜。