Page 218 - 《精细化工》2023年第11期

·2530· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

此外，反应后催化剂的 XRD 图谱（图 6）中，
CuAl 2:1-LDO 反应后没有发生变化，表明循环实验
后保持了良好的晶体结构。XPS 表征结果表明，CuAl
2:1-LDO 在催化反应前后结构与表面元素均未发生
改变（图 18）。结果表明，CuAl 2:1-LDO 具有良好
的稳定性和可重复性。通过 ICP 测试了反应后催化
2+
3+
剂中 Al 和 Cu 的浸出量，结果如图 15 所示。可以
3+
2+
看出，RhB 去除率的降低一方面与 Al 和 Cu 的浸
3+
2+
出有关，在第 4 次使用后溶液中，Cu 和 Al 的浸
出量分别为 1.19 和 0.37 mg/L，另一方面 RhB 去除
率的降低可能归因于反应后催化剂表面空隙堵塞。

a—无机阴离子和腐植酸对 RhB 去除率的影响；b—准一级动力
学拟合
图 13 无机阴离子和腐植酸对 RhB 去除率的影响
Fig. 13 Effects of inorganic anions and fulvic acid on removal
rate of RhB 图 15 循环实验条件下铝离子和铜离子的浸出量
Fig. 15 Leaching mass concentrations of aluminum ions
2.7 催化剂重复利用性 and copper ions under cycle experiment
催化剂的可重复使用性在实际生产和应用中具
2.8 机理分析
有重要意义，因此，研究 CuAl 2:1-LDO 的重复使用
2.8.1 猝灭实验
性非常必要。每次反应结束后，过滤反应液收集到
通过猝灭实验来确定各类自由基在去除 RhB 时
的固体用超纯水和无水乙醇洗涤，借助抽滤机进行抽
所占的比例，并结合 EPR 实验来检测 CuAl-LDO/PMS
滤，回收到的催化剂放入 65 ℃烘箱中干燥 12 h 后，
体系中的关键活性自由基，结果见图 16、17。为了确
称重并记录。由称重法计算出最终回收率分别为
定 CuAl-LDO/PMS 体系中 RhB 去除过程中产生的自
74.3%、73.5%、75.0%。在催化剂和 PMS 质量浓度均
–
由基种类，选用无水乙醇猝灭•OH 和 SO 4 •，叔丁醇
为 0.30 g/L，pH=5.6，RhB 质量浓度为 100 mg/L，温
1
–
猝灭•OH，对苯醌猝灭 O 2 •，组氨酸猝灭 O 2 以及 EPR
度为 25 ℃的条件下，进行 RhB 的去除实验，结果如
–
实验。选择 DMPO 作为自由基捕获剂，捕获 SO 4 •
图 14 所示。从图 14 可以看出，随着催化剂使用次数
和•OH，结果如图 16 所示。可以看出，在单一 PMS
的增加，RhB 的去除率分别为 97.1%、87.6%、74.4%、
–
体系中没有出现 DMPO-SO 4 •和 DMPO- •OH 的峰，
71.0%，在第 4 次使用中 RhB 的去除率仍达到 71.0%。
而在 CuAl 2:1-LDO/PMS 体系显示了峰高比 1∶1∶
1∶1∶1∶1 和 1∶2∶2∶1 的特征峰，分别被推导出
–
为 SO 4 •和•OH；结果表明，在 CuAl 2:1-LDO/PMS
–
体系中存在 SO 4 •和•OH。通过自由基猝灭实验结果
（图 17a）可见，在反应介质中加入叔丁醇后，去除
率明显降低，30 min 内 RhB 去除率仅有 43.8%；在
无水乙醇存在下，CuAl 2:1-LDO/PMS 体系在 30 min
内 RhB 去除率为 46.8%；在组氨酸和对苯醌存在下，
该体系在 30 min 内 RhB 去除率分别为 86.4%和
82.7%。如图 17b 所示，在没有猝灭剂条件下，RhB
–1
图 14 CuAl 2:1-LDOD 的循环性能 去除反应的准一级反应速率常数为 0.0937 min ，在叔
Fig. 14 Cycle performance of CuAl 2:1-LDO 丁醇、无水乙醇、组氨酸和对苯醌存在的条件下，RhB