Page 185 - 《精细化工》2021年第5期
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第 5 期                    王昕玮，等:  山竹壳合成贝壳粉负载纳米铁催化降解铬黑 T                                  ·1039·


                                                       [4]
            等用生物炭负载铁，其对 EBT 的降解率为 88% ；                            贝壳洗净后，用 0.15 mol/L NaOH 溶液浸泡 1 h
            ZHANG 等用过硫酸盐激活零价铁降解 EBT 的效率                        除去表面杂质，超纯水冲洗后阴干 12 h，60  ℃烘
                     [5]
            为 96.21% ；SOBHAN 等利用纳米 Ho 2 O 3 光催化降               24 h 至无水分，粉碎后过 140 目筛，马弗炉 500  ℃
                                              [6]
            解 EBT，90 min 可达到 80%的降解率 。染料废水                     煅烧 1 h，冷却至室温，得到 SP，密封保存。
            的处理技术有很多，如：物理吸附法、化学氧化法、                            1.3   山竹壳-贝壳粉负载纳米零价铁（MS-NZVI/
                                [7]               2+
            电解法、生物降解法等 。芬顿法是利用 Fe 和 H 2 O 2                        SP）的制备（NZVI 与 SP 负载质量比 1∶1）
            发生链式反应生成•OH，•OH 具有强氧化电位                   [8-9] ，      称取 1.41 g 七水合硫酸亚铁加 50 mL 超纯水配
                                               3+
                                                                      2+
            但芬顿法存在一些问题：引入大量 Fe ，使水体发                           制成 Fe 溶液，称取 0.285 g SP 于烧瓶中，加入
                                                                       2+
            黄；pH 对反应影响大，只宜在酸性环境中进行                     [10] 。  50 mL Fe 溶液充分浸润。在磁力搅拌下匀速滴入过
                                           0
                                                                                         2+
            而类芬顿法是 Fe(Ⅲ)、Fe 3 O 4 、Fe 等含铁物质催化                  量 MS 提取液（70 mL），Fe 溶液由浅绿色变为黑
            H 2 O 2 发生氧化反应的方法       [11] ，有更高的降解效率，            色，通入 N 2 并隔绝空气充分反应 30 min，抽滤，并
                   3+
            引入 Fe 少，pH 适用范围广，对环境友好。纳米零                         依次用无水乙醇和超纯水将黑色固体充分洗净直至
            价铁（NZVI）是一种近年来研究广泛的环境修复剂，                          洗后的水清澈透明，于真空干燥箱中 60  ℃干燥
            多项研究表明，经负载后的 NZVI 具有更好的环境                          12 h，制得 MS-NZVI/SP 固体。
            修复效果     [12-14] 。常用制备方法为硼氢化钠（NaBH 4 ）             1.4    山竹壳-纳米零价铁（MS-NZVI）的制备
            还原法    [15] 。而此方法存在一些局限性：成本高，易                         称取 1.41 g 七水合硫酸亚铁加 50 mL 超纯水配
                                                                      2+
            造成二次污染；NZVI 性质不稳定，不易长期保存。                          制成 Fe 溶液，在磁力搅拌下匀速滴入过量 MS 提
                 为解决上述问题，本文以山竹壳提取液还原制                          取液（70 mL）。其余操作同 1.3 节。
            备了性质稳定的 NZVI，不仅降低了成本，且环境友                          1.5   表征方法
            好。山竹是海南的特色热带水果之一，可食用部分                                 SEM 测试：将样品均匀分散在导电胶布上，并
            为果肉，而果壳较厚，且味涩，一般不可食用，大                             喷金，扫描电压为 20 kV。
            多直接丢弃。山竹果壳（MS）提取液含有大量多酚                                XRD 测试：扫描速度 8 (°)/min，步长 0.02°。
            [16] ，具有还原能力。以废弃山竹壳为还原剂制备                              FTIR 测试：KBr 压片，样品与 KBr 的质量比为
            NZVI 用作环境修复，充分利用了资源，对改善环境                          1∶200。
            作出一定贡献。以贝壳粉（SP）为载体负载 NZVI，                         1.6    降解实验
            有效改善了 NZVI 团聚问题，且达到废物利用的效                              在锥形瓶中加入 50 mL 质量浓度为 50 mg/L 的
            果。SP 经高温煅烧后比表面积变大，具有较强吸附                           EBT 溶液，置于水浴振荡箱中，设置温度 35  ℃，
            作用  [17] ，作为载体与 NZVI 协同作用，可达到更高                    用 0.1 mol/L HCl 和 0.1 mol/L NaOH 调节 pH 为 3，
            的染料去除率。                                            加入 100 mg MS-NZVI/SP 和 4 mL 质量分数为 5%的
                                                               H 2 O 2 溶液。分别在反应 0、10、20、30、60、90、
            1    实验部分                                          120 min 时在 540 nm 波长下测定溶液吸光度，根据

                                                               标准曲线得出不同降解时间下 EBT 的质量浓度，并
            1.1   试剂与仪器
                                                               进一步计算 EBT 的降解率（η），计算方法如式（1）
                 山竹购自海口市鹏泰兴购物广场，贝壳购自海
                                                               所示：
            口市永顺海鲜市场；七水合硫酸亚铁、铬黑 T（EBT）、
            过氧化氢（质量分数＞30%）、无水乙醇，AR，上海                                        η / %   ρ  0  ρ   t    100  （1）
            麦克林生化科技有限公司。                                                             ρ 0
                                                               式中：ρ 0 （mg/L）为染料溶液初始质量浓度；ρ t （mg/L）
                 721G-100 可见分光光度计，上海仪电分析仪器
                                                               为反应时间 t(min)后染料的质量浓度。
            有限公司；SU8100 扫描电子显微镜，日本 Hitachi
            公司；Agilent Cary660 傅里叶变换红外光谱仪，美                    2    结果与讨论
            国 Thermo Scientific 公司；Smartlab 9kW X 射线衍
            射仪，日本 Rigaku 公司。                                   2.1    表征
            1.2   预处理                                          2.1.1  SEM 分析
                 MS 用超纯水洗净，阴干 12 h 后置于 60 ℃烘箱                      图 1a~d 分别为 SP、MS-NZVI、反应前后 MS-
            中烘 10 h，粉碎后过 60 目筛。取 2 g MS 粉，加入                   NZVI/SP 的 SEM 图。图 1a 可看出，SP 为粗糙不规
            50 mL 乙醇水溶液〔φ(乙醇)=50%〕，于 60 ℃水浴 1 h，               则的片状结构，有较大的比表面积，是 NZVI 良好
            自然冷却至室温，8000 r/min 高速离心 10 min，取                   的载体。未经负载的 NZVI（图 1b）呈现出高度聚
            上清液，即 MS 提取液。                                      集状 态，难以看 出形状。 图 1c 为成功 负载的
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