Page 190 - 《精细化工》2021年第10期

·2120· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

92.0%、82.9%、15.2%、12.8%。DU 等 [15] 研究发现，
金属氧化物的晶体结构在催化过程中起着重要作
用，调整暴露晶面可以有不同的催化性能。
对 RB5 降解过程进行动力学模型拟合，如表 1
所示。相比于准二级动力学模型，准一级动力学模
2
型的相关系数 R 更高，能够更加准确地反映 RB5
的降解过程。随着煅烧温度的增加，体系的速率常
数（K obs ）逐渐降低。这是因为 c-CuFe 2 O 4 逐渐向
t-CuFe 2 O 4 转变，表面暴露的活性位点减少。CuFe 2 O 4 -

300 拥有最高的反应速率，所以使用其进行后续实 图 4 煅烧温度对 c-CuFe 2 O 4 催化性能的影响
验，探索最适反应条件。 Fig. 4 Effect of calcination temperature on the catalytic
performance of c-CuFe 2 O 4

表 1 c-CuFe 2 O 4 /PDS 体系对 RB5 的降解动力学参数
Table 1 Degradation kinetic parameters of RB5 in c-CuFe 2 O 4 /PDS system
准一级动力学 准二级动力学
催化材料 K obs/
–1
速率方程 K obs/min R 2 速率方程 R 2
[g/(mg·min)]
前驱体 ln（ρ/ρ 0）= –0.0375t–0.0673 0.0375 0.9762 1/ρ–1/ρ 0=0.0013t–0.0072 0.00130 0.9727
CuFe 2O 4-300 ln（ρ/ρ 0）= –0.0433t–0.0786 0.0433 0.9880 1/ρ–1/ρ 0=0.002t–0.0133 0.00200 0.9526
CuFe 2O 4-400 ln（ρ/ρ 0）= –0.0292t +0.0472 0.0292 0.9930 1/ρ–1/ρ 0=0.0008t–0.0059 0.00080 0.8991
CuFe 2O 4-500 ln（ρ/ρ 0）= –0.0026t–0.0238 0.0026 0.9334 1/ρ–1/ρ 0=0.00002t+0.0002 0.00002 0.9447
CuFe 2O 4-600 ln（ρ/ρ 0）= –0.0024t+0.0028 0.0024 0.9917 1/ρ–1/ρ 0=0.00003t–0.0004 0.00003 0.9915
注：ρ为反应后 RB5 的质量浓度，mg/L；ρ 0 为反应前 RB5 的质量浓度，mg/L；t 为反应时间，min。

2.3 催化反应影响因素考察
2.3.1 CuFe 2 O 4 -300 投加量对催化体系的影响
CuFe 2 O 4 -300 投加量对催化体系的影响如图 5a
所示, 体系 pH 不特殊强调时，默认为 7.45。当反应
温度为 25 ℃、RB5 初始质量浓度为 100 mg/L、PDS
浓度为 8 mmol/L 时，随着 CuFe 2 O 4 -300 投加量从
0.25 g/L 增加到 1.5 g/L，RB5 的去除率从 47.4%增
加到 94.4%。投加量增加提供了更强的吸附能力和
丰富的活性位点，增大了氧化剂同污染物接触的几
率。当投加量为 1 g/L 时，RB5 的去除率已达到
92.9%，投加量继续增加对 RB5 的去除率提高不明 图 5 CuFe 2 O 4 -300 投加量（a）和初始 PDS 浓度（b）对
显。这是因为短时间内产生的过量自由基发生自我 RB5 去除率的影响
–
猝灭〔式（3）和式（4）〕 [16] ，PDS 分解的产物 SO 4 • Fig. 5 Effect of CuFe 2 O 4 -300 dosage (a) and initial PDS
concentration (b) on the removal rate of RB5
反而与 PDS 自身发生反应，没有参加到 RB5 的降解
过程中，无法针对性地降解 RB5。 2.3.2 初始 PDS 浓度对催化体系的影响
– – 2– （3）
SO 4 • + SO 4 • → S 2 O 8 当反应温度为 25 ℃、RB5 初始质量浓度为
2–
–
2–
–
SO 4 • + S 2 O 8 → SO 4 + S 2 O 8 • （4） 100 mg/L、CuFe 2 O 4 -300 投加量为 1 g/L 时，考察了

初始 PDS 浓度对催化体系的影响，结果见图 5b。
RB5 去除率随着初始 PDS 浓度的增加而增加，当初
始 PDS 浓度为 2 mmol/L 时，RB5 的去除率为 82.8%；
当初始 PDS 浓度增加至 8 mmol/L 时，RB5 的去除
率达到 92.9%。初始 PDS 浓度的进一步增加并没有
显著提高 RB5 去除率，原因是 CuFe 2 O 4 -300 表面含
有的催化位点有限，实现吸附解吸平衡后，单纯增
加 PDS 浓度并不能增加氧化剂和污染物的接触机
会，反而影响其经济性。