活性炭纖維催化過一硫酸氫鹽降解水中的酸性橙7.pdf

1、對于含偶氮染料廢水等難生化有機廢水的處理，高級氧化技術(shù)是一種有效的方法。近年來，基于過一硫酸氫鹽（HSO5，PMS）的高級氧化技術(shù)（Advancedoxidation processes，AOPs），受到廣大研究人員的關(guān)注，該技術(shù)通過一定的手段活化PMS產(chǎn)生強氧化性的硫酸根自由基（SO4）降解水中有機污染物。對于PMS的活化手段，目前主要還集中在紫外光活化和鈷活化，二者具有明顯的缺點。因此，尋找更多方式活化PMS，成為研究的熱點。活性炭

2、（AC）等炭材料不僅是良好的吸附材料，同時也是一種綠色的催化劑，可催化O3、H2O2、過二硫酸鹽（PS）和PMS降解水中難生化有機物。
　　本文以活性炭纖維（ACF）為催化劑，系統(tǒng)研究了其活化過一硫酸氫鹽（PMS）去除水中偶氮染料酸性橙7（AO7）的可行性，探討了“ACF/PMS體系中催化反應(yīng)如何發(fā)生”、“吸附與催化如何相互影響”以及“AO7怎么被降解”等問題。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）在ACF/PMS體系中，ACF和P

3、MS之間存在顯著的協(xié)同效應(yīng)。在ACF投加量為0.3g/L，PMS/AO7摩爾比為20/1時，100mg/L的AO7兩小時內(nèi)可被完全脫色。在一定程度上，AO7的脫色率隨PMS投加量增加而增加，而當PMS投加量增加到一定值時，AO7脫色速率不再變化。另外，AO7的脫色率隨著ACF增加而增加，而脫色速率與ACF的投加量呈現(xiàn)正線性相關(guān)。在ACF投加量為0.3g/L，PMS/AO7摩爾比為20/1時，AO7的初始濃度的改變對其在ACF/PMS體系

4、中去除影響較小。隨著ACF使用次數(shù)的增加，AO7的去除效果明顯下降。抑制劑實驗表明，ACF/PMS體系中，主要的氧化性的物種為HO和SO4。另外，對PMS氧化前后，ACF表面性質(zhì)的變化分析發(fā)現(xiàn)，堿性位點是可能的催化PMS分解反應(yīng)位點。
　?。?）在ACF/PMS或者GAC/PMS體系中，吸附與催化是相互影響的。一方面，AO7或者其中間產(chǎn)物吸附在GAC或者ACF表面，會阻礙PMS與活性位點的接觸，從而使產(chǎn)生的自由基減少，AO7的降解

5、受到抑制。這解釋了為什么ACF吸附速率比GAC快，但是其重復(fù)利用效果反而比GAC差。另一方面，ACF與PMS相互作用，也會導(dǎo)致ACF對AO7的吸附下降，進而使得沒有足夠的AO7吸附到AO7表面或表面附近，使得生成的自由基不能接觸到AO7，影響其催化降解，從而影響到ACF/PMS體系對AO7的去除。
　　（3）在ACF/PMS體系中，AO7降解中間產(chǎn)物主要為1,2-萘二酮、2氫-1-苯并吡喃-2-酮、茚三酮、1,4-苯醌、甲酸和乙酸

6、。根據(jù)這些中間產(chǎn)物，推測AO7的降解過程為：偶氮鍵迅速斷裂，導(dǎo)致脫色；然后，反應(yīng)產(chǎn)物被氧化生成一些萘環(huán)類和苯環(huán)類化合物；之后經(jīng)過一系列的氧化降解步驟導(dǎo)致芳香類化合物開環(huán)，生成甲酸和乙酸等小分子酸，并最終礦化。
　?。?）ACF/PMS體系可不同程度地降解含偶氮染料酸性鉻蘭K（ACBK）、酸性紅249（AR249）和活性黑5（RB5）。ACBK是PMS可以氧化降解的偶氮染料，ACF加入后可以顯著加速偶氮染料的降解。對于AR249和R