核壳Fenton催化剂CuFe2O4@PDA-Cu的制备、表征及其活化H2O2降解染料的性能

摘要

为得到新型高效多相催化剂,有效去除废水中的染料,以Cu(Ac)2与CuFe2 O4@PDA为原料制备了催化剂CuFe2 O4@PDA-Cu.通过IR、XRD、XPS、UV-Vis、DRS技术对催化剂的性能进行了表征,考察了温度、H2 O2用量、催化剂用量、pH值、盐等对催化活性的影响.利用HPLC测定降解产物,采用自由基捕获和抑制实验进行机理验证,发现催化剂是核壳结构.温度升高、p H值升高、H2 O2和催化剂用量的增加均有利于提高催化活性;氯化物、硫酸盐、硝酸盐和磷酸盐不影响催化效果,溴化物和亚硝酸盐降低了催化效果.得到的最优降解条件为:T=30℃,催化剂用量10mg·L-1,pH=9,过氧化氢用量10mmol·L-1,染料浓度30mg·L-1.最优条件下催化剂可循环使用4次以上;甲基橙、茜素红和罗丹明B的去除率为100％;染料R0213、O0118和B0115的去除率大于60％.降解产物有草酸、马来酸和CO2.甲基橙、茜素红和罗丹明B降解后CODMn=2～4 mg·L-1.水杨酸捕获·OH生成2.5-二羟基苯甲酸,叔丁醇抑制染料降解.结果表明,催化剂可活化H2 O2产生·O H,·O H攻击染料分子开环降解直至矿化.该研究为开发高效多相催化剂,有效去除废水中的染料提供了科学依据.