Page 213 - 《精细化工》2023年第11期

第 11 期 温俊宇，等: CuAl-LDO 活化过一硫酸盐降解罗丹明 B ·2525·

液，并用 0.45 μm 滤膜过滤至装有 2.0 mL 无水乙醇 1%）。此外，CuAl x-LDO 的吸附效果同样可以忽略
的 10 mL 比色管中，用 5 mL 一次性塑料滴管滴入 （去除率<1%）。而在 CuAl x-LDO/PMS 反应体系中，RhB
超纯水定容至 10 mL，测定其在 554 nm 处的吸光度， 的去除率更高，CuAl 4:1-LDO/PMS、CuAl 2:1-LDO/PMS、
代入标准曲线方程（如图 2 所示）得到 RhB 的质量 CuAl 1:1-LDO/PMS 和 CuAl 1:2-LDO/PMS 体系中，RhB
浓度，按式（1）计算 RhB 的去除率。 在 30 min 内的去除效率分别为 94.6%、97.1%、91.9%
RhB 去除率/%=(ρ 0 –ρ t )/ρ 0 ×100 （1） 和 65.3%，表明所制备催化剂可高效活化 PMS 来去
式中：ρ 0 为初始 RhB 质量浓度，mg/L；ρ t 为 t 时刻 除 RhB，并且 CuAl 2:1-LDO/PMS 的催化效果最好
RhB 质量浓度，mg/L。 （去除率为 97.1%）。
对 CuAl x-LDO 催化去除过程进行了动力学拟
合，结果如表 1 所示。从表 1 可以看出，4 种催化
剂去除过程更符合准一级动力学模型。并且 RhB 去
–1
除反应的速率常数 k obs （2∶1）=0.1176 min >k obs
–1
–1
（4∶1）=0.0943 min > k obs （1∶1）=0.0818 min >
–1
k obs （1∶2）=0.0362 min ，表明 CuAl 2:1-LDO 可
作为活化 PMS 的催化剂以实现 RhB 高效去除。因
此，选择 CuAl 2:1-LDO 进行后续实验。并且该研究
相比其他催化剂活化过硫酸盐具有一定的优势，如
表 2 所示。

图 2 RhB 标准曲线
Fig. 2 Standard curve of RhB

2 结果与讨论

2.1 不同 Cu/Al 物质的量比对 RhB 去除率的影响
考察了在 25 ℃、磁力搅拌（500 r/min）、pH=5.6
和 RhB 质量浓度为 100 mg/L、催化剂与 PMS 均为
300 mg/L 的条件下，探究 CuAl x-LDO（x=1∶2、
1∶1、2∶1 和 4∶1）、PMS、CuAl x-LDO/PMS（x=
1∶2、1∶1、2∶1 和 4∶1）9 种不同处理体系下 图 3 不同体系和不同 Cu/Al 物质的量比对 RhB 去除率
的影响
RhB 的去除率，结果如图 3 所示。从图 3 可以看出，
Fig. 3 Effects of different systems and catalysts with different
仅存在 PMS 时，对 RhB 的去除率有限（去除率< CuAl molar ratios on RhB removal rate

表 1 CuAl x-LDO/PMS 体系对 RhB 的去除动力学参数
Table 1 Degradation kinetic parameters of RhB in CuAl x-LDO/PMS systems
准一级动力学模型 准二级动力学模型
催化材料
速率方程 R 2 速率方程 R 2
CuAl 1:2-LDO ln(ρ t/ρ 0) = –0.0362x – 0.0162 0.9877 1/ρ 0–1/ρ t = –0.0640x + 0.0952 0.9926
CuAl 1:1-LDO ln(ρ t/ρ 0) = –0.0818x – 0.0463 0.9934 1/ρ 0–1/ρ t = –0.3428x + 1.6016 0.8369
CuAl 2:1-LDO ln(ρ t/ρ 0) = –0.1176x – 0.0522 0.9968 1/ρ 0–1/ρ t = –0.9873x + 5.4186 0.8010
CuAl 4:1-LDO ln(ρ t/ρ 0) = –0.0943x – 0.0737 0.9899 1/ρ 0–1/ρ t = –0.5093x + 2.6899 0.7833
注：ρ t 为反应 t 时刻后 RhB 的质量浓度，mg/L；ρ 0 为反应前 RhB 的质量浓度，mg/L；t 为反应时间，min。

表 2 相关文献研究的优缺点对比
Table 2 Comparison of relevant studies
序号 催化剂 污染物 文献局限性 本文优点 参考文献
1 活性炭强化热活 硝基苯 需较高温度，需较长反应时间 120 min 常温下 30 min 内有效降解有机污染物 [13]
化过硫酸盐 酚
2 紫外活化过硫酸 人工甜 需大型设备、成本高 能耗少、不需要大型设备、成本低、催化剂制 [14]
盐 味剂 备过程简单易操作
3 尖晶石铁氧体及 有机污 单组分铁基双金属催化剂缺乏丰富的 催化剂含丰富的官能团、不易团聚、Cu 和 Al [15]
其复合材料活化 染物 官能团和活性结构组分，易团聚，且 浸出较少，并且两种金属危害相对较小
过一硫酸盐 存在金属离子浸出的问题