Page 176 - 《精细化工》2022年第6期

第 39 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.39, No.6
2022 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2022

水处理技术与环境保护
Fe O @SPC 类芬顿氧化降解苯酚
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4

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任凯文，王雨昕，马建超
（太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024）

摘要：以钙基蒙脱石（Ca-MMT）为原料，采用一步层间模板法制备了 Fe 3 O 4 @硅柱撑蒙脱石催化剂（Fe 3 O 4 @SPC）。
通过 XRD、FTIR、BET、SEM、TEM 对其结构、形貌进行了表征，以苯酚为目标降解污染物，考察了 Fe 3 O 4 @SPC
的催化活性和稳定性，并推测了苯酚可能的降解路径。结果显示，Fe 3 O 4 @SPC 晶面间距（d 001 ）为 3.30 nm，介
孔平均孔径为 4.47 nm，Fe 3 O 4 粒子主要分散在 SPC 的外表面。在苯酚质量浓度为 0.10 g/L 的 100 mL 溶液中，
pH 为 2.5，催化剂质量浓度为 0.5 g/L，H 2 O 2 投加量为 0.20 mL，反应时间为 120 min 的最优条件下，苯酚的去
除率为 100%；催化剂经过 5 次循环使用后，苯酚的降解率仍保持在 91.80%。通过 GC-MS 分析苯酚降解生成的
中间体，结合叔丁醇猝灭实验发现，•OH 氧化在非均相类芬顿催化氧化降解苯酚体系中起主导作用。
关键词：钙基蒙脱石；Fe 3 O 4 ；类芬顿氧化；苯酚；降解机理；水处理技术
中图分类号：TQ426；X703 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 06-1242-08

Fe 3O 4@SPC as catalyst for Fenton-like oxidative degradation of phenol

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REN Kaiwen, WANG Yuxin, MA Jianchao
（College of Mining Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China）

Abstract: Fe 3O 4@silicon pillared montmorillonite catalyst (Fe 3O 4@SPC), characterized by XRD, FTIR,
BET, SEM and TEM, was prepared by a one-step interlayer template method using calcium-based
montmorillonite (Ca-MMT) as raw materials. The catalytic activity over phenol degradation as well as
stability of synthesized Fe 3 O 4@SPC were evaluated, while the possible degradation path was also investigated.
The characterization results indicated that Fe 3O 4@SPC exhibited a crystal plane spacing (d 001) of 3.30 nm
and an average mesoporous aperture of 4.47 nm with most of Fe 3O 4 particles dispersed on the external
surface of SPC. In regard to the catalytic performance, Fe 3O 4@SPC promoted the degradation of phenol to
100%, and remained 91.80% even after the catalyst was recycled for 5 times under the optimal conditions
with phenol mass concentration of 0.10 g/L (100 mL), pH of 2.5, mass concentration of catalyst of 0.5 g/L,
H 2O 2 dosage of 0.20 mL and reaction time of 120 min. Mechanism exploration by GC-MS analysis of
intermediates generated in phenol degradation and tert-butanol quenching experiment suggested that •OH
oxidation might play a key role in heterogeneous Fenton-like oxidative degradation of phenol system.
Key words: calcium montmorillonite; Fe 3O 4; Fenton-like oxidation; phenol; degradation mechanism; water
treatment technology

[1]
苯酚废水是难降解工业有机废水 。《污水排入 理法、化学法、生物法。物理法如吸附法、沉淀法仅
城镇下水道水质标准》GB/T 31962—2015 中列出， 能将苯酚从水中分离出来，易造成二次污染；生物法
[2]
废水中苯酚最高允许排放质量浓度为 0.001 g/L 。目 的菌种易被毒化而失活，导致生物法应用受限 [6-7] 。
前，工业有机废水中苯酚质量浓度普遍＞0.10 g/L，苯 近年来，高级氧化技术（AOPs）因反应速度快和最
酚废水亟待处理 [3-5] 。苯酚废水的处理方法主要有物 终降解产物为 CO 2 和 H 2 O 等优势而受到众多研究者

收稿日期：2021-12-13; 定用日期：2022-03-17; DOI: DOI: 10.13550/j.jxhg.20211275
基金项目：国家重点研发计划（2019YFCO408604-4）；山西省重点研发计划（社会发展领域）（201903D321053）；山西省自然科学基
金（201901D111110）；山西省留学回国人员科研项目（HGKY2019017）；山西省优秀青年学术带头人项目
作者简介：任凯文（1997—），男，硕士生，E-mail：592787403@qq.com。联系人：马建超（1980—），男，教授，E-mail：majianchao@tyut.edu.cn。