Page 201 - 《精细化工》2022年第11期

第 11 期 张舒萌，等: 3D 球状 BiOI 耦合过一硫酸盐可见光降解金橙Ⅱ ·2351·

2.2 BiOI 的光催化活性 2.3 偶氮染料降解的影响参数
研究了不同体系中金橙Ⅱ的降解效率随时间的 2.3.1 催化剂投加量对降解效率的影响
变化。图 5 展示了 BiOI/PMS/light、BiOI/PMS、 在金橙Ⅱ质量浓度为 75 mg/L、PMS 浓度为
BiOI/light、PMS/light、BiOI、PMS 这 6 种体系中金 0.5 mmol/L、温度为 25 ℃、pH 为 6.5、光照强度为
橙Ⅱ浓度（ρ/ρ 0 ）随光照时间的变化（图中 0 min 时 350 W 的初始条件下，研究 BiOI 的投加量对金橙Ⅱ
的浓度为暗反应结束后体系中金橙Ⅱ的浓度，以此 降解效果的影响，结果如图 6 所示。
浓度作为降解初始浓度，下同）。 由图 6 发现，当 BiOI 的投加量从 0.1 g/L 增加
到 0.2 g/L 时，60 min 下金橙Ⅱ的降解率从 52.5%增
加到 95.2% ，速率常 数从 0.04 min –1 提升 到
–1
0.79 min ，催化剂用量的增加使体系中的活性位点
增多，与污染物的接触几率增大，使其催化性能提
升。当 BiOI 的投加量继续增加到 0.7 g/L 时，金橙
Ⅱ降解效率没有明显变化。同时，速率常数虽然提
高了，但是拟合的相关系数降低了。一个原因是催
化剂的积累会阻碍光的透射；另一方面因为催化剂
–
的活性位点被 PMS 占据，产生的•SO 4 发生自猝灭，
生成氧化性较低的物质，如过一硫酸根自由基
– 2–
图 5 不同体系对金橙Ⅱ降解的影响 （SO 5 •）、硫酸根离子（SO 4 ），导致光催化与 PMS
Fig. 5 Effects of different systems on degradation of 反应活性降低 [11] 。考虑到催化效果和成本，后续实
orange Ⅱ 验选择催化剂的最佳用量为 0.2 g/L。

在初始条件 BiOI 质量浓度为 0.2 g/L、PMS 浓
度为 0.2 mmol/L、金橙Ⅱ质量浓度为 100 mg/L、pH
为 6.5 时，研究结果显示，BiOI 对金橙Ⅱ的吸附大
概在 30 min 内达到吸附-解吸平衡，金橙Ⅱ降解率
约为 14.6%。PMS 在黑暗或者可见光条件下对金橙
Ⅱ的降解效果几乎可以忽略，表明 PMS 本身不能降
解金橙Ⅱ，也不能被可见光激活。相比于 BiOI/PMS
体系，可见光的加入使 BiOI/PMS/light 体系对金橙
Ⅱ的降解效率提高了大约 1.76 倍，降解效率达到
97%。这是由于可见光促进了 BiOI 光生载流子的移
动，提高 PMS 的活化效率，使得 BiOI/PMS/light 在
金橙Ⅱ降解中占据优势。不同体系对金橙Ⅱ的降解
过程的动力学拟合结果如表 1 所示。由表 1 可知，
2
准二级动力学更符合其降解过程，相关系数 R 均在
–1
0.93 以上，BiOI/PMS 体系的速率常数为 0.0253 min ，
–1
BiOI/PMS/light 体系的速率常数为 0.9103 min 。表
明 BiOI/PMS/light 体系对金橙Ⅱ的降解速率最快。

表 1 不同体系对金橙Ⅱ的降解动力学拟合 图 6 不同催化剂用量对金橙Ⅱ降解的影响（a）及金橙
Table 1 Degradation kinetic parameters of orangeⅡin Ⅱ的降解动力学拟合曲线（b）
different systems Fig. 6 Effect of different catalyst dosage on degradation of
准二级动力学 orange Ⅱ(a) and degradation kinetics fitting curves of
催化体系
速率方程 k obs/min –1 R orange Ⅱ(b)
2

BiOI+PMS+light 1/ρ–1/ρ 0=0.9103x–4.7638 0.9103 0.9320
2.3.2 氧化剂用量对降解效率的影响
BiOI+PMS 1/ρ–1/ρ 0=0.0253x+0.099 0.0253 0.9927
在金橙Ⅱ质量浓度为 75 mg/L、BiOI 质量浓度
BiOI+light 1/ρ–1/ρ 0=0.0022x+0.008 0.0022 0.9731
为 0.2 g/L、温度为 25 ℃、pH 为 6.5、光照强度为