Page 199 - 《精细化工》2023年第9期

第 9 期 陈锦富，等: CuFe 2 O 4 /硅藻土复合材料活化过一硫酸盐降解酸性橙 7 ·2047·

2.3.4 温度对 CFD+PMS 体系降解 AO7 的影响
温度也是影响反应过程的一项重要参数，探究
了不同温度下（30、35、40 ℃）AO7 的降解效果，
结果见图 8。

图 9 不同阴离子对 CFD+PMS 体系的影响
Fig. 9 Effect of different anions on CFD+PMS system

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由图 9 可知，对照组、添加 Cl 、NO 3 、HCO 3 、
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H 2 PO 4 后 AO7 60 min 时的降解率分别为 93.81%、
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94.97%、89.17%、98.88%、19.94%，表明 Cl 和 NO 3
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对该体系的降解效果影响不大。而当添加了 HCO 3
后，AO7 60 min 时降解率为 98.88%，反应速率常数
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提高至 0.0871 min ，这是因为，低浓度的 HCO 3 可
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加速 PMS 分解产生 SO 4•和•OH，从而促进氧化反应 [8,25] 。
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而 H 2 PO 4 加入后，AO7 降解率在 10 min 后一直保持
在 20%左右，AO7 降解持续受到抑制。有研究表明，
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H 2 PO 4 会竞争 CFD 上的有限活性位点，与过渡金属
配位 [26] [8] –
，并会清除掉部分自由基 。因此，H 2 PO 4
的存在会抑制反应的进行。
图 8 温度对降解 AO7 的影响（a）及准一级动力学拟合
2.4 降解机制分析
曲线（b）
Fig. 8 Effect of temperatures on degradation rate of AO7 2.4.1 猝灭实验
(a) and pseudo-first order kinetic fitting (b) 为了确定降解过程中产生的自由基种类及作用
程度，进行了猝灭实验，在 AO7 质量浓度为 50 mg/L、
由图 8 可以发现，当温度从 30 ℃升至 40 ℃时， CFD 质量浓度为 0.50 g/L、PMS 质量浓度为 0.30 g/L、
AO7 降解率从 93.89%升至 97.98%，降解速率常数 溶液初始 pH 为 6.68、反应温度为 30 ℃的条件下，
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–1
从 0.0451 min 增至 0.0674 min 。这是因为温度的 分别向 100 mL 上述体系中加入（0.5、1.0、1.5 mol/L）
升高不仅会增加分子的运动速度，提升分子碰撞效 乙醇、（0.5、1.0、1.5 mol/L）叔丁醇、5 mmol/L 组
率 [23] ，还能促进 PMS 过氧键的断裂分解，从而提升 氨酸、5 mmol/L 对苯醌猝灭不同种类的自由基，以
反应速率。此外，通过阿伦尼乌斯方程 [24] ，如式（4） 不加猝灭剂为对照组，结果见图 10。
所示，计算出该反应活化能（E a）为 31.77 kJ/mol，以
上结果表明，升高温度对该体系有促进作用，较低
的 E a 表明 CFD 活化性能良好。
ln =ln Ak  E a /RT （4）
–1
式中：k 为反应速率常数，min ；A 为指前因子；R
为通用气体常数，8.31 J/(mol·K)；T 为开氏温度，K；
E a 为反应活化能，kJ/mol。
2.3.5 阴离子对 CFD+PMS 体系降解 AO7 的影响
溶液中阴离子种类为影响反应过程的一项重要
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因素，因此，探讨了水中常见阴离子 Cl 、NO 3 、HCO 3 、
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H 2 PO 4 对 CFD+PMS 体系的影响，所添加阴离子浓度 图 10 不同猝灭剂对 CFD+PMS 体系的影响
Fig. 10 Effect of different quenchers on CFD+PMS system
均为 5 mmol/L，并以不加阴离子为对照组，结果见
图 9。 由于猝灭剂与不同活性物质之间的反应速率常数