CUCO204和ZN-CU二元金属氧化物激活过硫酸钾降解苯酚机制的研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyj16812
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,二元金属氧化物AxB3-xO4在高级氧化过程中受到了广泛的关注,其中CuFe2O4、 CoFe2O4和CoMn2O4已被报道可激活过一硫酸钾(PMS)降解有机污染物。然而,截至目前,关于二元金属催化剂激活更加经济的过硫酸钾(PS)的报道还较少。除此之外,双金属催化剂激活PS/PMS过程中,每种金属在其中的催化作用仍然是限制我们深入理解其催化机制的主要问题。  研究发现,CuCo2O4和Zn-Cu二元金属氧化物在碱性条件下均展现出高催化活性,并且CuCo2O4和Zn1Cu2的催化活性随着pH的升高而增加;同时,100.0 mgL-1的苯酚在30 min可被1.0 g L-1 CuCo2O4和Zn1Cu2和1.0 g L-1 PS完全去除,其一级反应速率常数分别为1.64×10-1和6.72×10-1 min-1。尽管有报道称SO4·-和·OH对于苯酚的降解起到了主要作用,但我们的研究发现,在CuCo2O4激活PS过程中,加入5.0 M甲醇的掩蔽剂后,仍然有60%的苯酚被去除;而EPR分析进一步表明,此条件下并无SO4·-和·OH自由基的存在,因此非自由基机制对苯酚的降解具有更重要的贡献意义。XPS分析结果进一步指出,在CuCo2O4激活PS过程中,Co(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)可被PS氧化为Co(Ⅲ)和Cu(Ⅲ),而这两种高价重金属同样可有效氧化苯酚。为进一步理解Co(Ⅲ)和Cu(Ⅲ)在苯酚降解过程中的贡献,我们设计了一系列配位实验、XPS和Raman分析。这些结果表明,被L-半胱氨酸还原后的Co(Ⅲ)或者被EDTA络合的Co(Ⅲ)均明显抑制了CuCo2O4的催化活性,而F-稳定Cu(Ⅲ)后的体系并未增加反应速率,因此我们认为Co(Ⅲ)的贡献意义高于Cu(Ⅲ)。  Zn1Cu2激活PS过程中,5.0 M乙醇掩蔽体系在反应60 min后仍出现了SO4·-和·OH自由基,说明Zn1Cu2激活PS体系中,自由基在其中也会起到重要作用。同时,将Zn(Ⅱ)替换为Mg(Ⅱ)和Ca(Ⅱ),我们发现催化剂Mg1Cu2和Ca1Cu2均可激活PS降解苯酚。由于Mg(Ⅱ)和Ca(Ⅱ)并无催化活性,因此我们认为,Zn1Cu2的催化效果主要源于Cu。结合XPS分析,我们进一步证实了Zn1Cu2体系中出现了“Zn(Ⅲ)”和Cu(Ⅲ),而“Zn(Ⅲ)”的存在仅代表了Zn(Ⅱ)与-O-O-结合生成的中间产物,并且Cu(Ⅲ)的贡献高于“Zn(Ⅲ)”。本研究首次发现了CuCo2O4和Zn1Cu2两类二元金属氧化物在碱性条件下可高效激活PS降解有机物,为碱性废水处理提供了重要的选择;同时,丰富了我们对碱性条件下PS活化机制的理解。
其他文献
纳米离子材料(NIMs),作为通过离子键将软聚合冠层结合到纳米颗粒的新型材料,吸引了广泛的注意力。它是首例纳米颗粒在不存在悬浮介质的情况下可以实现自悬浮的纳米系统。结合离
由于钛合金的比强度高、弹性模量低、耐热性和耐腐蚀性能好,成为航空航天工业中不可或缺的材料。但是,钛合金硬度低、耐磨性能差等不足限制了其在工业应用中的进一步发展。因此
渤海湾是一个典型的浅水淤泥质半封闭海湾,其海水与外界交换能力差,受到污染后不易迅速扩散。随着渤海湾沿岸经济的高速发展,水体遭受严重污染,生态环境面临巨大压力。沉积物作为
变截面桩是一种新型桩。该桩利用桩身不同部位的土层设置扩大盘,将摩擦桩变革为变截面多支点摩擦端承桩,改变了桩的受力机理,使桩的承载力大大提高,沉降变形显著减小。相对于
巨介电材料因为其稳定高介电常数和独特物理性质,近年来受到越来越多研究者的关注。具有K2NiF4结构的Sm1.5Sr0.5NiO4基陶瓷材料在宽温宽频范围内具有很高的介电常数,且制备容
产业低碳化是针对以低碳为导向的产业和技术将成为全球经济主导推动力和新的增长点这一背景而提出的产业发展新模式;其目标是通过构建以低碳排放为特征且具有核心竞争力的产业
交通领域的振动和噪声控制对改善运行安全和环境具有十分积极的意义,因此开展IPN阻尼材料的基础研究是轨道交通领域十分重要和迫切的任务。高聚物阻尼材料由于其粘弹性而具有很高的阻尼性能,受到国内外的广泛重视。本文采用连续法合成了聚氨酯/聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸β羟乙酯)互穿聚合物网络阻尼材料。通过改变成分配比、后处理工艺、交联剂用量、无机填料石墨含量等手段制备出一系列样品。在室温下