改性生物质炭负载铁类Fenton体系降解亚甲基蓝研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0561

改性生物质炭负载铁类Fenton体系降解亚甲基蓝研究

杨鑫宇^,¹^,², 符爱东¹, 武向前¹, 沈国涛¹, 方翔¹, 赵俭波^,¹^,²

1.塔里木大学化学化工学院, 新疆阿拉尔 843300

2.新疆兵团南疆化工资源利用工程实验室, 新疆阿拉尔 843300

Study on degradation of methylene blue by Fenton-like system with modified bio-char loaded with iron

YANG Xinyu^,¹^,², FU Aidong¹, WU Xiangqian¹, SHEN Guotao¹, FANG Xiang¹, ZHAO Jianbo^,¹^,²

1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Tarim University，Alar 843300，China

2.Engineering Laboratory of Chemical Resources Utilization in South Xinjiang，Xinjiang Production & Construction Corps，Alar 843300，China

收稿日期: 2023-03-16

基金资助:

兵团财政科技计划.  2022DB025
国家自然科学基金.  21865026
塔里木大学校长基金项目.  TDZKSS202127

Received: 2023-03-16

作者简介 About authors

杨鑫宇（1995—），讲师，硕士，E-mail：xyyang_1995@163.com , E-mail：xyyang_1995@163.com

赵俭波，教授，博士，E-mail：lain_1982@163.com , E-mail：lain_1982@163.com

摘要

以棉花秸秆作为前驱体，用K₂CO₃活化后制备出改性生物质炭K₂CO₃@BC，置于FeSO₄溶液中形成悬浮液，干燥并煅烧，制得改性生物质炭负载铁催化剂Fe/K₂CO₃@BC。采用XRD、FT-IR、SEM等对Fe/K₂CO₃@BC进行表征，并研究其耐酸耐碱性。以亚甲基蓝作为目标污染物，将Fe/K₂CO₃@BC催化剂和H₂O₂组成非均相类Fenton体系降解水中的亚甲基蓝，探究了溶液pH、Fe/K₂CO₃@BC投加量、H₂O₂用量、温度等因素对亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明，催化剂Fe/K₂CO₃@BC中的Fe物种主要以Fe₃O₄形式存在，具有一定的耐酸耐碱性，稳定性好。Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton系统可高效催化降解水中的亚甲基蓝，且H₂O₂用量少，体系pH适应范围广。催化剂循环使用5次后，对亚甲基蓝的去除率仍达到85%以上。动力学研究表明该降解过程符合准二级动力学方程，证明亚甲基蓝的去除是由Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂体系中的氧化还原反应决定的。催化剂活化H₂O₂分子，产生羟基自由基，是高效降解亚甲基蓝的主要原因。

关键词： 生物质炭 ; Fenton ; 亚甲基蓝 ; 降解

Abstract

The modified bio-char K₂CO₃@BC was prepared by activating cotton straw as a precursor with K₂CO₃， placed in FeSO₄ solution to form a suspension. After drying，it was calcined to prepare the modified bio-char catalyst Fe/K₂CO₃@BC loaded iron. XRD， FT-IR and SEM were used to characterize Fe/K₂CO₃@BC and to study its acid and alkaline resistance.Using methylene blue as the target pollutant， the heterogeneous Fenton-like system composed of Fe/K₂CO₃@BC and H₂O₂ was used to degrade methylene blue in water. The effects of pH， Fe/K₂CO₃@BC dosage， H₂O₂dosage， temperature and other factors on the degradation of methylene blue were investigated. The results showed that the Fe species in Fe/K₂CO₃@BC mainly existed in the form of Fe₃O₄， which had certain acid and alkali resistance and good stability. Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂ Fenton-like system could catalyze the degradation of methylene blue in water with high efficiency， and the amount of H₂O₂ was small， the pH of the system had a wide range of adaptability. The removal rate of methylene blue still reached more than 85% after five cycles of catalyst use. The kinetic study showed that the degradation process conformed to the quasi-secondary kinetic equation， which proved that the removal of methylene blue was determined by the redox reaction in the Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂ system. The activation of H₂O₂ molecules by the catalyst and the generation of hydroxyl radicals were the main reasons for the efficient degradation of methylene blue.

Keywords： bio-char ; Fenton ; methylene blue ; degradation

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本文引用格式

杨鑫宇, 符爱东, 武向前, 沈国涛, 方翔, 赵俭波. 改性生物质炭负载铁类Fenton体系降解亚甲基蓝研究. 工业水处理[J], 2023, 43(4): 98-104 doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0561

YANG Xinyu. Study on degradation of methylene blue by Fenton-like system with modified bio-char loaded with iron. Industrial Water Treatment[J], 2023, 43(4): 98-104 doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0561

我国纺织行业发展迅速，每年产生7.5亿~10亿m³印染废水^〔1〕。此类废水成分复杂，有机污染物种类繁多。作为印染废水中的典型污染物，亚甲基蓝具有毒性强、生物难降解的特性^〔2-3〕。且亚甲基蓝溶液透光性差，排放到水中会对水中植物的光合作用产生严重影响，破坏水生生态系统的稳定^〔4-5〕。亚甲基蓝的降解已成为处理印染废水的重点。

通常采用吸附、絮凝、氧化等物理化学方法处理含亚甲基蓝的废水，但由于降解速度慢、吸附量不高及对反应条件要求较高等问题，实际应用过程存在一定困难^〔6-7〕。Fenton体系是由Fe²⁺和H₂O₂共同组成的强氧化体系，工艺简单，可使有机物完全矿化成小分子CO₂和H₂O。在Fe²⁺存在条件下，H₂O₂可通过自由基链式反应迅速产生大量氧化性极强的羟基自由基，但均相Fenton体系的pH适用范围较窄，铁盐催化剂用量大、回收难，易产生二次污染^〔8-9〕。将铁负载在多孔生物质炭上制备固体催化剂，加入H₂O₂溶液可形成类Fenton非均相体系。将其应用于亚甲基蓝的降解时，生物质炭的比表面积较大，具有一定吸附性能，可将亚甲基蓝分子吸附到表面富集，并通过Fenton强氧化体系对其完全矿化^〔10〕。且生物质炭负载铁颗粒后具有一定磁性，可通过外加磁场形式回收固体催化剂，进行重复利用。

笔者采用K₂CO₃改性棉秆生物质炭得到K₂CO₃@BC，进一步制得改性棉秆生物炭负载铁催化剂（Fe/K₂CO₃@BC），进行FT-IR、SEM、XRD表征，测试Fe/K₂CO₃@BC的耐酸耐碱性，探究Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton系统降解亚甲基蓝的效果，研究溶液pH、催化剂投加量、H₂O₂用量、温度等对降解亚甲基蓝的影响，为水中亚甲基蓝的去除提供新的方法。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

亚甲基蓝（MB），天津市科密欧化学试剂有限公司；七水合硫酸亚铁，天津市华特化研科技有限公司；碳酸钾、醋酸钠、盐酸和氢氧化钠，国药集团化学试剂有限公司；邻二氮菲、盐酸羟胺和过氧化氢，上海天齐生物科技有限公司。以上试剂均为分析纯。

HY-5型调速多用振荡器，上海一恒仪器有限公司；UV 6000型紫外可见分光光度计，上海元析仪器有限公司；DHG-9075A电热恒温鼓风干燥箱，上海齐欣仪器有限公司；Rigaku smartLab SE型X射线衍射仪，日本株式会社理学；ZEISS Sigma 300型扫描电子显微镜，德国Zeiss公司；FTIR-300型红外光谱仪，北京超越未来科技发展有限公司。

1.2 Fe/K₂CO₃@BC的制备

将收集的棉秆去皮，剪碎，置于鼓风干燥箱中烘干，粉碎，过0.25 mm（60目）筛。称取一定质量的棉秆粉末置于2 mol/L K₂CO₃溶液浸泡12 h，过滤烘干后置于800 ℃马弗炉热裂解1 h，得到K₂CO₃活化的生物质炭K₂CO₃@BC，备用。

称取2 g K₂CO₃@BC，浸泡在质量分数为2%的FeSO₄溶液中形成悬浮液，搅拌2 h，混合均匀，将悬浮物放入80 ℃鼓风干燥箱中充分干燥。将干粉转移至马弗炉中，800 ℃下热裂解1 h。用蒸馏水清洗，干燥后得到改性生物质炭负载铁催化剂Fe/K₂CO₃@BC。

1.3 表征方法

采用X射线衍射（XRD）表征催化剂Fe/K₂CO₃@BC的晶体构型；采用扫描电子显微镜（SEM）观察表面形貌；采用红外光谱（FT-IR）分析表面官能团种类。

1.4 催化降解实验

取50 mL初始质量浓度为100 mg/L的亚甲基蓝溶液于250 mL锥形瓶中，调节溶液pH为4，加入0.05 g Fe/K₂CO₃@BC，质量分数为30%的H₂O₂投加量为10 mmol/L，在30 ℃下振荡反应240 min。取上清液，用紫外分光光度计测定665 nm处吸光度，计算去除率和降解量。

2 结果与讨论

2.1 XRD表征

图1为 Fe/K₂CO₃@BC催化剂反应前后的 XRD 谱图。

图1

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图1 Fe/K₂CO₃@BC反应前后的XRD谱图

Fig. 1 XRD of Fe/ K₂CO₃@BC before and after reaction

由图1可见，30.64°、35.23°、42.96°、56.85°、62.49°出现属于Fe₃O₄的特征衍射峰^〔11〕，表明负载的Fe以Fe₃O₄的形式存在于生物炭表面。对于反应后的Fe/K₂CO₃@BC，每个特征峰与反应前的出峰位置相同，且峰高和峰宽基本一致，未出现太大变化，可以认为在降解亚甲基蓝的过程中，Fe/K₂CO₃@BC的结构是稳定的，受到的影响小。

2.2 FT-IR表征

Fe/K₂CO₃@BC催化剂反应前后的红外光谱如图2所示。

图2

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图2 Fe/K₂CO₃@BC催化剂反应前后的红外光谱谱图

Fig. 2 FT-IR of Fe/K₂CO₃@BC before and after reaction

由图2可见，反应前1 411 cm^-1处为生物质炭中能发挥稳定作用的芳香胺类C—N特征峰，1 120 cm^-1处归属于酯类和醚类的C—O伸缩振动峰，581 cm^-1处是Fe—O振动吸收峰^〔12-13〕，证实Fe颗粒附着在生物质炭表层。反应后，Fe/K₂CO₃@BC在1 411、1 120 cm^-1处的吸收峰强度明显减小，原因在于亚甲基蓝为阳离子染料，在溶液中带正电荷，可以和C—N/C—O键形成稳定的螯合物而被吸附在生物质炭表面，导致反应后C—N和C—O键的特征吸附峰强度变小^〔14〕。反应前后Fe/K₂CO₃@BC红外光谱特征峰的位置未发生明显改变，表明Fe/K₂CO₃@BC的结构较稳定。

2.3 SEM表征

K₂CO₃@BC和Fe/K₂CO₃@BC的扫描电镜照片如图3所示。

图3

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图3 K₂CO₃@BC（a）和Fe/K₂CO₃@BC（b）的SEM照片

Fig. 3 SEM image of K₂CO₃@BC （a） and catalyst Fe/K₂CO₃@BC （b）

由图3可见，K₂CO₃@BC表面有明显的孔隙结构，表层褶皱较多，主要是由块层堆积而成的裂缝和类孔隙，具有较大的比表面积，能够为Fe颗粒的负载提供有利场所；Fe/K₂CO₃@BC表面较粗糙，可看到部分Fe颗粒附着在表面，表明催化剂Fe/K₂CO₃@BC制备成功。同时，生物质炭表面的Fe颗粒有一定程度的团聚，可能是由于它们的小粒径以及高表面导致颗粒相互吸引。

2.4 耐酸耐碱性研究

将50 mg Fe/K₂CO₃@BC分别置于50 mL蒸馏水、0.1 mol/L HCl溶液、0.5 mol/L HCl溶液、0.1 mol/L NaOH溶液和0.5 mol/L NaOH溶液中，常温下浸泡12 h后，取上清液，用邻菲啰啉分光光度法测定溶液中的总铁离子溶解量，结果如表1所示。

表1 Fe/K₂CO₃@BC在不同溶液中的总铁溶解量

Table 1 Fe/K₂CO₃@BC total iron dissolved in different solutions

水样	H₂O	0.1 mol/L HCl	0.5 mol/LHCl	0.1 mol/LNaOH	0.5 mol/L NaOH
Fe/K₂CO₃@BC总铁溶量/（mg·L^-1）	0.178	1.38	16.93	1.27	9.29

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由表1可见，Fe/K₂CO₃@BC在蒸馏水中浸泡12 h后，铁溶解量为0.178 mg/L，即使在0.5 mol/L HCl和0.5 mol/L NaOH溶液中浸泡12 h，总铁离子溶解量也仅为16.93 mg/L、9.29 mg/L，只有微量的Fe被溶解。表明实验制得的Fe/K₂CO₃@BC催化剂具有较好的耐酸碱性，不会造成二次污染。

2.5 不同体系中亚甲基蓝的去除效果

在反应温度为30 ℃、亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg/L、pH为4、H₂O₂投加量为10 mmol/L的条件下，分别投加1 g/L BC、K₂CO₃@BC和Fe/K₂CO₃@BC，比较4种体系BC-H₂O₂、K₂CO₃@BC-H₂O₂、Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂和Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂+NaHCO₃中亚甲基蓝的去除效果，结果如图4所示。

图4

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图4 不同体系对亚甲基蓝的去除效果

Fig. 4 Removal of methylene blue by different systems

由图4可见，反应240 min后，各体系对亚甲基蓝的去除率分别为24.95%、41.72%、95.36%、72.13%。其中，BC-H₂O₂和K₂CO₃@BC-H₂O₂这两种体系没有构成类Fenton体系，不能催化H₂O₂分解生成羟基自由基，只发生了生物炭的物理吸附和H₂O₂自身的氧化，因此对亚甲基蓝的去除率较低。相比于普通BC-H₂O₂体系，K₂CO₃@BC-H₂O₂体系的去除率更高，原因在于活化后生物质炭的比表面积更大，孔结构更多，吸附能力更强。而Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂体系对亚甲基蓝的去除率远远强于其他体系，是因为生物炭负载的Fe颗粒可催化H₂O₂生成大量的羟基自由基，将亚甲基蓝完全氧化成小分子CO₂、H₂O，促进亚甲基蓝的降解。在Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂体系中添加NaHCO₃作为羟基自由基的捕获剂，结果显示Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂+NaHCO₃体系对亚甲基蓝的去除率降至72.13%。证明Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系能高效降解亚甲基蓝的原因在于活化H₂O₂分子，使其产生表面羟基自由基。

2.6 溶液pH的影响

在反应温度为30 ℃、亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg/L、Fe/K₂CO₃@BC投加量为1 g/L、H₂O₂投加量为10 mmol/L的条件下反应240 min，考察溶液pH对亚甲基蓝去除率的影响，如表2所示。

表2 溶液pH对亚甲基蓝去除率的影响

Table 2 Effect of solution pH on removal methylene blue

溶液pH	2	3	4	5	6	7	8	9	10
去除率/%	86.87	91.13	95.36	88.17	86.23	74.19	71.47	68.13	66.57

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由表2可见，溶液pH为4时，Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系对亚甲基蓝的去除率最高；酸性条件下微量Fe²⁺从生物质炭表面浸出，可促进溶液中的H₂O₂加速生成羟基自由基，有利于亚甲基蓝的降解；但pH<4时，对亚甲基蓝的去除率有所降低，原因在于溶液中的H⁺浓度过高时，与羟基自由基易结合重新生成H₂O₂，使羟基自由基利用率变低，去除能力下降^〔15〕。溶液pH>4时，生物质炭表面负载的铁基颗粒将形成铁的氢氧化物钝化层，无法促进H₂O₂生成羟基自由基，导致亚甲基蓝去除率降低^〔16〕。但从表2可见，溶液pH在2~6时，Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系对亚甲基蓝的去除率均在85%以上，表明该催化体系在较宽的pH范围内对亚甲基蓝都有较好的去除效果。

2.7 Fe/K₂CO₃@BC投加量的影响

在温度为30 ℃、亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg/L、pH为4、H₂O₂投加量为10 mmol/L的条件下反应240 min，考察Fe/K₂CO₃@BC投加量对亚甲基蓝去除率的影响，结果见表3。

表3 Fe/K₂CO₃@BC投加量对亚甲基蓝去除率的影响

Table 3 Effect of Fe/K₂CO₃@BC dosage on removal effect

Fe/K₂CO₃@BC投加量/（g·L^-1）	0.2	0.5	1	1.5	2
去除率/%	45.53	72.57	95.36	98.24	99.27

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由表3可见，随着Fe/K₂CO₃@BC的增加，亚甲基蓝去除率不断提高，但增幅逐渐减慢。Fe/K₂CO₃@BC越多，体系中能够催化H₂O₂分解为羟基自由基的活性位点数量随之增多，生成更多羟基自由基，使亚甲基蓝去除率增加。但Fe/K₂CO₃@BC过多时，Fe颗粒将消耗一部分H₂O₂，降低H₂O₂的有效利用率^〔17〕。当Fe/K₂CO₃@BC用量为1 g/L时，对亚甲基蓝的去除率达到95.36%，此后继续增大用量，去除率增长变得非常缓慢。因此，Fe/K₂CO₃@BC投加量以1 g/L为宜。

2.8 H₂O₂用量的影响

在反应温度为30 ℃、亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg/L、pH为4、Fe/K₂CO₃@BC投加量为1 g/L的条件下反应240 min，考察不同H₂O₂用量下亚甲基蓝的去除率，结果见表4。

表4 H₂O₂用量对亚甲基蓝去除率的影响

Table 4 Effect of H₂O₂dosage on methylene blue removal

H₂O₂用量/（mmol·L^-1）	0	2	5	10	15	20
去除率/%	40.55	69.77	89.49	95.36	91.75	82.62

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由表4可见，不添加H₂O₂时未构成类Fenton体系，仅依靠生物质炭的吸附作用，亚甲基蓝去除率低；H₂O₂用量为2 mmol/L时，亚甲基蓝去除率显著增大，继续增大H₂O₂用量至10 mmol/L，亚甲基蓝去除率达到最大值，此时整个体系的羟基自由基浓度达到最大；之后继续增加H₂O₂用量，亚甲基蓝去除率降低。羟基自由基是反应体系中降解亚甲基蓝的主要活性物质，当H₂O₂较少时，生成的羟基自由基少，去除率较低；但H₂O₂用量超过10 mmol/L后，反而会消耗反应体系中的羟基自由基，使·OH转变成氧化能力远低于·OH的HO₂·，对亚甲基蓝的降解效果减弱。综合考虑H₂O₂的最佳用量为10 mmol/L。

2.9 反应温度对吸附性能的影响

在亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg/L、pH为4，Fe/K₂CO₃@BC投加量为1 g/L，H₂O₂用量为10 mmol/L的条件下，考察温度对Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系降解亚甲基蓝的影响，结果如图5所示。

图5

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图5 温度对去除亚甲基蓝的影响

Fig. 5 Effect of temperature on removal of methylene blue

由图5可见，反应温度分别为20、25、30、35、40 ℃时，Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系对亚甲基蓝的去除率分别为82.67%、91.28%、95.36%、86.75%和73.96%；反应温度由20 ℃升至30 ℃，亚甲基蓝去除率呈上升趋势，因为升温可加剧分子的热运动，增大反应组分的碰撞概率，使H₂O₂分子被快速活化生成羟基自由基，促进对亚甲基蓝的降解。但温度继续从30 ℃升到40 ℃时，去除率反而呈下降趋势，原因是较高的温度下，H₂O₂分子可能会分解生成H₂O和O₂而失效，使生成的羟基自由基数量减少，从而影响类Fenton体系对亚甲基蓝的去除效果。综上，Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系对亚甲基蓝的降解温度在30 ℃下较适宜。

2.10 吸附动力学

在反应温度分别为25、30、35 ℃时，采用准一级动力学模型和准二级动力学模型，对Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系的降解动力学数据进行研究。图6为准二级动力学模型拟合曲线^〔18〕，计算得到的动力学参数如表5所示。

图6

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图6 准二级动力学拟合曲线

Fig. 6 Fitting curve of quasi second order dynamics

表5 Fe/K₂CO₃@BC降解亚甲基蓝动力学模型拟合参数

Table 5 Fitting parameters of kinetic model for methylene blue degradation by Fe/K₂CO₃@BC

T/℃	准一级动力学模型			准二级动力学模型
T/℃	Q_e/（mg·g^-1）	k₁/min^-1	R²	Q_e/（mg·g^-1）	k₂/（g·mg^-1·min^-1）	R²
25	23.67	1.59×10^-2	0.866	92.59	2.21×10^-3	0.999
30	16.02	2.71×10^-2	0.882	96.15	4.56×10^-3	0.999
35	15.54	9.14×10^-3	0.644	86.21	2.97×10^-3	0.999

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通过比较可知，Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系对亚甲基蓝的降解反应更适合准二级动力学模型，表明氧化还原反应是降解亚甲基蓝过程的主导因素^〔19〕。

2.11 催化剂的循环使用

由2.4可知，催化剂Fe/K₂CO₃@BC具有较好的耐酸耐碱性。将反应后的Fe/K₂CO₃@BC进行磁分离，浸泡在0.5 mol/L NaOH溶液中12 h充分解吸，用蒸馏水洗涤、干燥后，在相同实验条件下（30 ℃，pH=4，Fe/K₂CO₃@BC投加量1 g/L，H₂O₂用量10 mmol/L，反应240 min）重复处理100 mg/L亚甲基蓝废水，实验结果见表6。

表6 Fe/K₂CO₃@BC循环使用特征

Table 6 Fe/K₂CO₃@BC recycling feature

Fe/K₂CO₃@BC循环次数	0	1	2	3	4	5
去除率/%	95.36	93.13	92.24	88.28	87.16	85.71

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由表6可见，经过5次循环使用后，Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系对亚甲基蓝的去除率略有降低，可能是由于Fe/K₂CO₃@BC解吸得不彻底，仍有部分亚甲基蓝占据活性位点^〔20〕，但对亚甲基蓝的去除率仍>85%，表明该催化剂可循环多次使用。

3 机理分析

Fe/K₂CO₃@BC-H₂O₂类Fenton体系对亚甲基蓝的降解过程可能为：改性生物质炭K₂CO₃@BC从溶液中吸附部分亚甲基蓝分子，加入H₂O₂后，Fe/K₂CO₃@BC表面发生非均相类Fenton反应，催化剂表面的≡Fe²⁺与H₂O₂反应生成·OH和≡Fe³⁺〔见式（1）〕；≡Fe³⁺在H₂O₂和·OOH作用下可重新转化为≡Fe²⁺（固液相），实现催化剂表面≡Fe²⁺和≡Fe³⁺的催化循环^〔21-22〕〔见式（2）、（3）〕；在K₂CO₃@BC较大的表面积和表面负电荷作用下，≡Fe²⁺富集在Fe/K₂CO₃@BC表面与H₂O₂反应生成·OH，但在酸性条件（pH=4）下，微量的≡Fe²⁺可能发生溶蚀形成Fe²⁺扩散到溶液中，与分散在溶液中的H₂O₂反应生成·OH。亚甲基蓝在·OH强氧化作用下，降解为中间产物，甚至矿化成CO₂和H₂O〔见式（4）、（5）〕。

\equiv F e^{2 +} + H_{2} O_{2} + H^{+} \overset{}{\to} \equiv F e^{3 +} + \cdot O H + H_{2} O

（1）

\equiv F e^{3 +} + H_{2} O_{2} \overset{}{\to} \equiv F e^{2 +} + H O_{2} \cdot + H^{+}

（2）

\equiv F e^{3 +} + H O_{2} \cdot + H^{+} \overset{}{\to} \equiv F e^{2 +} + O_{2} + H^{+}

（3）

H O \cdot + 亚甲 基蓝 \overset{}{\to} 中间 产物

（4）

H O \cdot + 中间 产物 \overset{}{\to} C O_{2} + H_{2} O

（5）

4 结论

Fe/K₂CO₃@BC中的物种Fe主要以Fe₃O₄形式存在，附着在改性生物质炭表面，具有较好的耐酸碱性，不会造成二次污染。Fe/K₂CO₃@BC与H₂O₂组成类Fenton体系，可高效降解废液中的亚甲基蓝，在较宽的 pH范围内对亚甲基蓝有较好的去除效果，且H₂O₂用量少。催化剂循环使用5次后，对亚甲基蓝的去除率仍可达85%以上。降解反应更符合准二级动力学模型，表明Fenton氧化反应是去除亚甲基蓝的主要因素。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

袁秦英

梧桐树皮生物炭对亚甲基蓝的吸附性能研究

［D］. 郑州：华北水利水电大学，2020.