Page 26 - 《精细化工》2020年第9期

·1740· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

拟酶催化剂在非均相 Fenton 反应中的设计具有重要 共沉淀法制备了磁性可分离的 Fe 3 O 4 -CeO 2 金属氧化
的指导意义。 物纳米复合材料，开发出一种在简易条件下高效降
目前，水环境中有机染料类污染物的去除常用 解有机污染物的 Fenton 非均相模拟酶催化剂。催化
吸附法、电化学法和微生物降解法，而吸附法中， 剂的降解效率和易分离性表明，Fe 3 O 4 -CeO 2 催化剂
吸附容量易受吸附剂性质影响，且吸附剂难回收易 有望从绿色化学的角度去除水溶液中的邻苯二酚。
产生二次污染；电化学法需要外加能量，处理成本 结果表明，该催化剂具有多相催化的显著优点，且
相对偏高；生物降解法占地面积较大，处理时间较 易于磁性分离选择；该特性使得此类催化剂可重复
长，处理效率相对较低。综上所述，基于 Fenton 反 使用多次，极大降低了使用成本。
应的纳米酶降解有机染料体系，不仅具有理想的降 近年来，由于废水排放过多，双酚 A〔2,2-双（4-
解效率，还具有良好的生物相容性，无二次污染。 羟基苯基）丙烷，BPA〕已在水生态系统中大量存
此外，纳米模拟酶材料制备成本低且易回收，非常 在。研究表明，在中国的一些河流中，BPA 质量浓
适合用于水体环境中有机染料污染物的原位去除。 度已高达 8 μg/L [39] 。HUANG 等 [40] 为克服均相 Fenton
2.2 纳米模拟酶催化降解酚类有机污染物 法的缺点，以 Fe 3 O 4 磁性纳米粒子（MNPs）为多相
2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）是一种典型的难降解 催化剂，通过超声波（US）与催化反应的协同作用，
酚类有机污染物，具有致突变性和致癌性 [35] 。GONG 对 BPA 进行有效的催化降解。通过评估不同体系中
等 [36] 采用机械法和水热法联用合成了一种具有核壳 BPA 的降解率，证实了 US+Fe 3 O 4 +H 2 O 2 体系对 BPA
结构的光敏磁性金属有机框架类模拟酶催化剂 的降解效果最好，•OH 生成最为迅速。在 pH 3～9
Fe 3O 4@GO@MIL-100(Fe)，并将其作为非均相 Fenton 的较宽范围内降解 BPA，超声降解效果最为显著。
光催化剂用于 2,4-DCP 的光催化降解。结果表明， 当 pH 分别为 3、7 和 9 时，表观速率常数（K obs ）
–3
–1
–3
–3
基于 Fenton 反应的模拟酶光催化降解 2,4-DCP 体系 分别达到 8.31× 10 、7.96×10 和 5.64×10 min 。
的降解效率可达到 100%，且具有极短的诱导时间和 对氯酚是一种广泛用于农药和有机合成的中间
较高的第二阶段动力学速率常数，机理如图 1 所示。 体有机污染物，具有高稳定性和高毒性 [41] 。BAO
光致发光与光电流响应的结合证实了石墨烯（GO） 等 [42] 采用还原法制备了零价铁/累托石复合材料
的引入能有效地加速 Fe 3 O 4 与 MIL-100(Fe)之间的电 （NZVI/累托石），并以其作为非均相 H 2 O 2 模拟酶
子转移，抑制电子/空穴复合。当其被可见光激发时， 催化剂降解对氯酚，机理如图 2 所示。通过连续 4
MIL-100(Fe)可以产生光生电子和空穴。复合粒子中 次的稳定性和再生实验表明，基于 Fenton 反应的
的 GO 可快速捕获光生电子，并将其转移到 Fe 3 O 4 NZVI/ 累托石 模拟酶对对 氯酚的降解 率可达 到
3+
2+
3+
和 MIL-100(Fe)中的 Fe 上，以促进 Fe 向 Fe 的转 100%。利用高效液相色谱-质谱联用技术进一步研
化，进而生成大量•OH，增强了催化降解有机污染 究 NZVI/累托石的 H 2 O 2 -Fenton 反应途径及其中间
物的能力。 产物。研究结果表明，使用紫外光和 NZVI/累托石
作为催化剂进行光 Fenton 反应，可有效提升水环境
中对氯酚的降解效率。该研究深入探索了 NZVI/累
托石作为模拟酶去除水体中对氯酚的应用范围。

图 1 光 Fenton 体系中 Fe 3 O 4 @GO@MIL-100(Fe)降解
2,4-DCP 机理示意图 [36]
Fig. 1 Schematic diagram of degradation of mechanism
for 2,4-DCP in a photo-Fenton system with
Fe 3 O 4 @GO@MIL-100(Fe) [36]
图 2 酸性条件下 NZVI/累托石降解对氯酚机理图 [42]
邻苯二酚是一种工业中常用的酚类化合物，可 Fig. 2 Schematic diagram of degradation of p-chlorophenol
by NZVI/rectorite catalyst under acidic conditions [42]
以通过纺织、化妆品和食品加工制造业等行业的废

水大量排放到水生态系统中 [37] 。GOGOI 等 [38] 采用 水体中的酚类物质污染物结构稳定，毒性和刺