Page 191 - 《精细化工》2021年第10期

第 10 期 王 磊，等: 尖晶石型 c-CuFe 2 O 4 催化过硫酸盐降解偶氮染料 ·2121·

2.3.3 反应温度对催化体系的影响 而 RB5 是一种阴离子偶氮染料，在中性条件下能够
当 PDS 浓度为 8 mmol/L、CuFe 2 O 4 -300 投加量 增强两者的静电吸附，CuFe 2 O 4 -300 通过吸附氧化剂
为 1 g/L 时，研究了 CuFe 2 O 4 -300 在不同反应温度下 和污染物至表面可以增加两者的接触机会，促进催
（25、35、45 ℃）对 RB5 的吸附等温线，如图 6a 化反应的发生。当初始 pH 为 11.00 时，RB5 的吸附
所示。随着温度的升高，平衡吸附量逐渐升高，在 去除率仅有 4.4%。这是因为 pH 高于零点电荷，表
高温下 CuFe 2 O 4 -300 有良好的吸附性能。反应温度 面带负电，阻碍了对 RB5 的静电吸附作用。
对 RB5 去除率的影响如图 6b 所示。当 RB5 初始质
量浓度为 100 mg/L、PDS 浓度 为 8 mmol/L、
CuFe 2 O 4 -300 投加量为 1 g/L 时，随着反应温度升高，
RB5 去除率逐渐提高，RB5 的去除率和 CuFe 2 O 4 -300
平衡吸附量呈正相关，吸附协同催化作用共同促进
了反应的进行。反应温度只有 10 ℃时，RB5 的去
除受到抑制，去除率仅有 54.3%，当反应温度提高至
45 ℃时，去除率升高至 96.9%，除了吸附性能增强
的原因外，PDS 热活化 [17] 和分子碰撞频率上升 [18]
也起到了加速催化反应的效果。

图 7 初始 pH 对 CuFe 2 O 4 -300 吸附性能的影响
Fig. 7 Effect of initial pH on the adsorption performance
of CuFe 2 O 4 -300

2.3.5 初始 pH 对催化体系的影响
当反应温度为 25 ℃、RB5 初始质量浓度为
100 mg/L、CuFe 2 O 4 -300 投加量为 1 g/L、PDS 浓度
为 8 mmol/L 时，研究了不同初始 pH 下催化体系对
RB5 的去除率，结果如图 8 所示。当 pH 为 9.00 时，
RB5 的去除率可以达到 92.9%。在弱酸性（pH=5.00）
至弱碱性（pH=9.00）时，CuFe 2 O 4 -300 对 RB5 具有
–
很强的吸附作用，SO 4 •在中性和碱性条件下有更高
–
的氧化还原电位（2.5~3.1 V），吸附作用协同 SO 4 •
对 RB5 进行高效的氧化降解。当溶液初始 pH=3.00
时催化反应受到抑制，可能是由于酸性条件下产生
过 量的自 由基 而发生 自我 猝灭。 当溶 液初 始
–
–
pH=11.00 时，SO 4 •同 OH 和水反应生成更弱的•OH
〔式（5）和式（6）〕从而抑制了反应。
–
–
2–
SO 4 • + OH → SO 4 + •OH （5）
–
+
2–
SO 4 • + H 2 O → SO 4 + H + •OH （6）

图 6 CuFe 2 O 4 -300 的吸附等温线（a）和反应温度对 RB5
去除率的影响（b）
Fig. 6 Adsorption isotherms of CuFe 2 O 4 -300 (a) and effect
of reaction temperature on the removal rate of RB5 (b)

2.3.4 初始 pH 对 CuFe 2 O 4 -300 吸附性能的影响
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、CuFe 2 O 4 -300 投
加量为 1 g/L、吸附时间为 60 min 时，研究了初始
pH 对 CuFe 2 O 4 -300 吸附性能的影响，结果如图 7 所
示。在弱酸性（pH=5.00）至弱碱性（pH=9.00）条

件下，CuFe 2 O 4 -300 拥有良好的吸附性能。当 pH< 图 8 初始 pH 对催化体系的影响
零点电荷（pH PZC ）7.9 [19] 时 CuFe 2 O 4 -300 带正电荷， Fig. 8 Effect of initial pH on catalytic system