Page 187 - 《精细化工》2021年第5期

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 ·1041·

大，说明类芬顿法有很好的降解效果。未经负载的
NZVI（MS-NZVI+H 2 O 2 ）的类芬顿降解率为 79.76%，
单独加入 SP 降解率为 78.26%，将 NZVI 和 SP 按质
量比为 1∶1 物理混合后的降解率为 82.76%，比成
功负载后的降解率低 6.75%，单独的 NZVI 和 SP 对
EBT 也有降解效果，但经成功负载后，降解效果明
显增加 [13] 。
2.3 单因素优化实验
2.3.1 NZVI 与 SP 质量比
在 35 ℃，自然 pH（约为 6.3）下分别按照负
载质量比 m(NZVI)∶m(SP)=1∶2、1∶1、2∶1 制备
出 3 种 MS-NZVI/SP 材料。其中，投加 100 mg
MS-NZVI/SP 和 4 mL H 2 O 2 ，实验方法同 1.6 节，结
果如图 3b 所示。当 NZVI 与 SP 质量比为 1∶1 时对
50 mg/L EBT 的降解率为 89.93%，而负载质量比为
1∶2 和 2∶1 的 MS-NZVI/SP 对 EBT 的降解率分别
为 75.77%和 74.60%，负载质量比为 1∶1 的材料降
解效果明显优于负载质量比为 1∶2 和 2∶1 的材
料 [13] 。这是因为当负载质量比为 1∶2 时，SP 的含
0
量多于 Fe ，Fe 与 H 2 O 2 接触的活性位点较少，虽然
SP 具有吸附效果，但是其吸附效率不如类芬顿降解
效率。当负载质量比为 2∶1 时，SP 较少，NZVI
的团聚现象仍然存在，反应的活性位点较少，降解
率较低。故当 NZVI 与 SP 负载质量比为 1∶1 时降
解效果最佳。
2.3.2 反应温度
在自然 pH（约为 6.3）下探究了温度对降解率
的影响，如图 3c 所示，温度分别为 25、35、45、
55、65 ℃，投加 100 mg MS-NZVI/SP 和 4 mL H 2 O 2 ，
NZVI 与 SP 负载质量比为 1∶1，实验方法同 1.6 节。
由图 3c 可知，当温度从 25 ℃升高到 65 ℃时，反应
120 min 后 50 mg/L EBT 的降解率依次为 64.85%、
85.58%、90.29%、93.22%、98.08%。温度升高分子
运动速度加快，EBT 分子与•OH 的接触机会更大，
反应活性高，降解速度更快，较高的温度促进降
解率的增加 [10] 。但是高温的条件需要更高的成本，

实验结果显示，当温度为 25 ℃时，降解效果不是
很理想，而反应温度为 35 ℃时可以达到很好的降 图 3 不同体系（a）、不同 NZVI 与 SP 负载质量比（b）、
不同温度（c）、不同溶液 pH（d）对 EBT 降解率
解效果，考虑到实际生产成本，本文选择的温度为
的影响
35 ℃。 Fig. 3 Effects of different systems (a), different loading
2.3.3 溶液 pH mass ratios of NZVI to SP (b), different temperatures
在 35 ℃探究了溶液不同 pH 下，50 mg/L EBT (c) and different solution pH (d) on the degradation
rate of EBT
的降解率，投加 100 mg MS-NZVI/S 和 4 mL H 2 O 2 ，
NZVI 与 SP 负载质量比为 1∶1，实验方法同 1.6 节， 在溶液 pH 为 3 时 EBT 的降解率最高，这是因
2+
0
结果见图 3d。如图 3d 所示，溶液 pH 分别为 3、5、 为在酸性条件下，Fe 容易被腐蚀，有利于释放 Fe ，
7、9、11 时，EBT 的降解率分别为 93.01%、88.46%、 与 H 2 O 2 反应的活性位点增多，降解率更高 [21] 。在碱
2+
0
80.71%、85.35%、84.71%。 性环境下，Fe 的表面发生钝化，不利于 Fe 的释放；