Page 189 - 《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 ·1043·

载质量比为 1∶1，投加 100 mg MS-NZVI/SP 和 4 mL
H 2 O 2 条件下，研究了 MS-NZVI/SP 重复使用的性能，
反应后抽滤分离出材料，60 ℃真空干燥 12 h 后进
行下一次反应，结果见图 5b。如图 5b 所示，第 5
次使用时对 EBT 的降解率仍能达到 61.64%，第 5
次使用比第一次使用的降解率下降 29.62%，这是由
0
于 Fe 被缓慢消耗，且材料在分离的过程中存在一
定的损耗，材料的质量在反应后有所减少，降解率
逐渐降低，但第 5 次使用降解率仍在 60%以上，因
此材料具有较好的重复使用性。
2.4 类芬顿反应机理讨论
根据本文的实验结果，提出了类芬顿法降解
0
+
EBT 可能的反应机理。在酸性条件下 Fe 在 H 作用
2+
0
2+
下转化为 Fe ，Fe 在 H 2 O 2 的作用下被氧化为 Fe ，
2+
Fe 在酸性条件下催化 H 2 O 2 分解并释放出具有强氧
化电位的•OH。在整个体系中可能存在一些副反应：
2+
如果 Fe 过量，会消耗一部分 H 2 O 2 释放出的•OH，
导致对 EBT 的降解率降低；如果 H 2 O 2 过量，会释
放出大量的•OH，而生成的•OH 在参与降解 EBT 的
反应前已经相互猝灭，H 2 O 2 未完全参与降解反应，
2+
造成试剂浪费 [21] 。最后，Fe 经过降解反应而被氧
3+
0
2+
化生成的 Fe 重新与 Fe 反应生成 Fe ，可以继续
进行式（4）中的反应。


H
0
Fe  Fe 2  2e （2）

Fe  0 H O  2 2   Fe 2  2OH （3）
Fe 2  H O  2 2 H     Fe 3  OH H O  2 （4）

Fe 2  OH    Fe 3  OH （5）

OH  OH    H O 1/2O 2 2 （6）
图 6 零级（a）、准一级（b）和准二级（c）线性拟合曲
2
2Fe 3  Fe  0   3Fe （7） 线
2.5 动力学分析 Fig. 6 Zero-order (a), quasi-first-order (b) and quasi-second-
为了研究 MS-NZVI/SP 对 EBT 的类芬顿降解过 order (c) linear fitting curves

程，对 35 ℃下 MS-NZVI/SP 降解 EBT 的过程分别 表 1 零级、准一级和准二级线性拟合动力学参数
进行了零级（式 8）、准一级（式 9）和准二级（式 10） Table 1 Zero-order, quasi-first-order and quasi-second-
动力学线性拟合，结果见图 6，参数见表 1。动力学方 order linear fitting kinetic parameters
程如下： 反应 拟合动力学方程 速率常数 R 2
零级动力学方程： 级数
ρ 0 -ρ t = k 0 t （8） 零级 ρ 0–ρ t=–0.2410t+30.1342 –0.2410 mg/(L·min) 0.5852
准一级动力学方程： 准一级 ln(ρ 0/ρ t)=0.01408t+0.4058 0.4058 min –1 0.8750
 准二级 1/ρ t–1/ρ 0=0.001070t+0.0050 0.001070 L/(mg·min) 0.9918
ln 0  kt （9）
 t 1 结果表明，动力学准二级方程线性拟合的 R 比
2
准二级动力学方程：
零级和准一级更接近于 1，拟合度更高，说明
1 1
  kt （10） MS-NZVI/SP 类芬顿降解 EBT 的过程更适合用准二
 t  0 2 级动力学反应来描述。
式中：ρ 0 （mg/L）为 EBT 溶液初始质量浓度；ρ t （mg/L）
为 反 应时间 t(min) 后 EBT 的质 量 浓度； k 0 3 结论
–1
〔mg/(L·min)〕、k 1 (min )、k 2 〔L/(mg·min)〕分别为
动力学零级、准一级和准二级常数。 以海南特色废弃资源 MS 和 SP 绿色合成了