Page 192 - 《精细化工》2021年第10期

·2122· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

2.3.6 常见无机阴离子和 HA 对催化体系的影响 中的总铜溶出量为 9.88 mg/L，浸出的总铜质量占催化
当反应温度为 25 ℃、RB5 初始质量浓度为 剂质量的 0.9%，总铜的溶出来自于表面存在的二价
100 mg/L、CuFe 2 O 4 -300 投加量为 1 g/L、初始 PDS 铜，二价铜可以同 PDS 相互吸引组成表面弱键 [23] ，二
浓度为 8 mmol/L 时，考察了无机阴离子和 HA 对催 价铜和三价铜循环发生氧化还原反应〔式（10）~式
[24]
（12）, ≡≡代表共价键〕 。苯酚有强烈的抑制作用，
化体系的影响，结果如图 9 所示。NaCl 和 NaNO 3
2+
对反应的影响较小，Na 2 CO 3 和 NaHCO 3 的加入轻微 但 RB5 的去除并没有完全阻断，是因为游离 Cu 可
抑制了反应，RB5 的去除率分别降低至 75.8%和 以均相催化 PDS〔式（13）〕 [25] 。
–
62.5%。阴离子可以与 SO 4 •反应生成氧化能力更低 ≡≡Cu（Ⅱ）+ S 2 O 8 →≡≡Cu（Ⅱ）…O 3 SO 2 SO 3 （10）
2–
2–
的自由基〔式（7）~式（9）〕 [20] 。HA 是天然大分 2– – 2–
≡≡Cu（Ⅱ）…O 3 SO 2 SO 3 →≡≡Cu（Ⅲ）+SO 4 •+SO 4
子有机物，存在大量的富电子中心，表面官能团可 （11）
以同金属催化位点结合，抑制催化反应的发生 [21] 。
+
≡≡Cu（Ⅲ）+ H 2 O →≡≡Cu（Ⅱ）+ •OH + H （12）
–
2–
–
SO 4 • + Cl → SO 4 + Cl• （7）
2+
2–
3+
–
Cu + S 2 O 8 →Cu + SO 4 • + SO 4 2– （13）
–
2–
–
2–
SO 4 • + CO 3 → SO 4 + CO 3 • （8）

2–
–
–
SO 4 • + HCO 3 → SO 4 + HCO 3 • （9）

图 10 猝灭剂对催化体系的影响
Fig. 10 Effect of quencher on catalytic system

图 9 无机阴离子和 HA 对 RB5 去除率的影响
Fig. 9 Effect of inorganic anions and HA on the removal 2.4.2 RB5 降解过程中 UV-Vis 光谱变化
rate of RB5 当反应温度为 25 ℃、RB5 初始质量浓度为
100 mg/L、c-CuFe 2 O 4 投加量为 1 g/L、初始 PDS 浓
2.4 CuFe 2 O 4 -300/PDS 体系降解 RB5 的机理分析
度为 8 mmol/L 时，对 RB5 降解过程中的光谱变化
2.4.1 自由基猝灭实验 进行分析，结果如图 11 所示。
–
由于乙醇（EtOH）对 SO 4 •和•OH 有较好的猝灭

效果，叔丁醇（TBA）主要对•OH 有猝灭效果，所
以选用 EtOH 和 TBA 进行自由基猝灭实验，结果见
图 10。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（1.9 g）时，在 CuFe 2 O 4 -300/PDS 体系
中加入 EtOH 或者 TBA〔n(猝灭剂)∶n(PDS)=100∶
1〕，去除率分别降低至 51.7%和 71.6%，EtOH 的抑
–
制作用更加明显，说明 SO 4 •和•OH 都参与了反应，
–
SO 4 •占主导地位。高浓度的 EtOH 或 TBA〔n(猝灭

剂)∶n(PDS)=500∶1〕加入时，抑制效果提高不明
图 11 RB5 降解过程中的 UV-Vis 光谱
显。 EtOH 和 TBA 是 亲水性 物质 ，不易 到达
Fig. 11 UV-Vis spectra during the degradation of RB5
CuFe 2 O 4 -300 表面，而 疏水性 的苯 酚可以 到达
CuFe 2 O 4 -300 表面进行猝灭 [22] ，在苯酚〔n(苯酚)∶ 波长在 300 和 591 nm 处出现了明显的吸收峰，
[26]
n(PDS)=100∶1〕加入之后催化反应几乎停止，认为 对应 RB5 的主要发色基团（偶氮键和亚胺基团） ，
催化反应发生在 CuFe 2 O 4 -300 表面和孔隙部位，发 反应进行到 30 min 时，吸收峰的吸光度大幅度下降，
生的反应是非均相反应。通过 ICP-OES 检测到体系 RB5 由深蓝色逐渐变为淡红色（插图），说明偶氮键