普鲁士蓝衍生制得的C-Co活化过一硫酸盐处理亚甲基蓝废水的研究

ｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００３６， Ｃｈｉｎａ； ２ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９４， Ｃｈｉｎａ）
普鲁士蓝衍生制得的 Ｃ －Ｃｏ 活化过一硫酸盐
处理亚甲基蓝废水的研究
唐 荣１① ， 茅苏楠２ （１ 江苏开放大学环境生态学院， 江苏 南京 ２１００３６； ２ 南京理工大学环境与生物工程学院， 江
苏 南京 ２１００９４）
摘要： 利用普鲁士蓝为前驱体制备含钴碳催化剂 Ｃ－Ｃｏ，并用于活化过一硫酸盐（ ＰＭＳ） 降解亚甲基蓝废水。 该
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃｏ Ｐｒｕｓｓｉａｎ ｂｌｕｅ ａｎａｌｏｇｕｅｓ； Ｃ－Ｃｏ ｃａｔａｌｙｓｔ； ｐｅｒｏｘｙｍｏｎｏｓｕｌｆａｔｅ； ｓｉｎｇｌｅｔ ｏｘｙｇｅｎ
近些年基于硫酸根自由基的高级氧化工艺
（ ＳＲ －ＡＯＰ） 在废水处理中引起了人们的广泛关注。
因硫酸根自由基的氧化还原电位 （ ２ ５ ～ ３ １ Ｖ） 较
ｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ９０ ０％ ｆｏｒ ３０ ｍｇ·Ｌ －１ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｉｎ ４０ ｍｉｎｕｔｅｓ． Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｆｉｔｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｓｅｕｄｏ⁃ｓｅｃｏｎｄ
ｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃ ｍｏｄｅｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｗａｓ １ ５７×１０３ Ｌ·ｍｏｌ －１ ·ｍｉｎ －１ ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｐＨ， ＰＭＳ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｏｎｓ ｏｎ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＭＳ
ｂｙ Ｃ－Ｃｏ． Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｒａｄｉｃａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｂｙ ｆｒｅｅ ｒａｄｉｃａｌ ｔｒａｐｐｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍ⁃
ｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅｔ ｏｘｙｇｅｎ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＰＭＳ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｐｌａｙｅｄ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ． Ｍｏｒｅｏ⁃
ｖｅｒ， Ｃ－Ｃｏ ｈａｄ ａ ｇｏｏｄ ｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ， ｋｅｅｐｉｎｇ ａ ｈｉｇｈ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｆｔｅｒ ｈａｖｉｎｇ ｂｅｅｎ ｒｅｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ ｔｉｍｅｓ．
物种。 结果证明该 Ｃ－Ｃｏ 催化剂活化 ＰＭＳ 产生的单线态氧在降解亚甲基蓝过程中起主导作用。 此外，Ｃ－Ｃｏ 催化
剂在该反应中表现出良好的稳定性，重复利用 ３ 次后仍然保持较高的降解效率。
关键词： Ｃｏ 普鲁士蓝； Ｃ－Ｃｏ 催化剂； 过一硫酸盐； 单线态氧
中图分类号： Ｘ５２ 文献标志码： Ａ 文章编号： １６７３－４８３１（２０２０）０６－０８１１－０８
生态与农村环境学报 ２０２０， ３６ （６） ： ８１１－８１８
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｒｕｒａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ＤＯＩ： １０．１９７４１ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８３１．２０１９．０８１６
唐荣，茅苏楠．普鲁士蓝衍生制得的 Ｃ－Ｃｏ 活化过一硫酸盐处理亚甲基蓝废水的研究［ Ｊ］ ．生态与农村环境学报，２０２０，３６（６） ：８１１－８１８．
Ｃ－Ｃｏ 催化剂较 Ｃｏ３ Ｏ４ 表现出更高的催化 ＰＭＳ 性能，反应 ４０ ｍｉｎ 后 ３０ ｍｇ·Ｌ －１ 亚甲基蓝的降解率达 ９０ ０％。 该反
应过程符合二级反应动力学，反应速率常数达 １ ５７×１０３ Ｌ·ｍｏｌ －１ ·ｍｉｎ －１ 。 该研究还考察了温度、ｐＨ 值、ＰＭＳ 浓度
和共存离子等对 Ｃ－Ｃｏ 活化 ＰＭＳ 降解亚甲基蓝的影响，并进一步通过自由基捕获实验探究了反应过程中的活性
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ －Ｃｏ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆｒｏｍ Ｃｏ Ｐｒｕｓｓｉａｎ Ｂｌｕｅ Ａｎａｌｏｇｕｅｓ ａｓ ａｎ Ａｃｔｉｖａｔｏｒ ｏｆ ｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｂｌｕｅ． ＴＡＮＧ Ｒｏｎｇ１① ， ＭＡＯ Ｓｕ⁃ｎａｎ２ （１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｊｉａｎｇｓｕ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉ⁃
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ Ｐｒｕｓｓｉａｎ ｂｌｕｅ ｄｅｒｉｖｅｄ Ｃ－Ｃｏ ｃａｔａｌｙｓｔ ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ａｎｄ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｃｔｉｖａｔｅ ｐｅｒｏｘｙｍｏｎｏｓｕｌｆａｔｅ （ ＰＭＳ） ｆｏｒ ｔｈｅ
ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ． Ｔｈｅ Ｃ⁃Ｃｏ ｃａｔａｌｙｓｔ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｈｉｇｈｅｒ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ Ｃｏ３ Ｏ４ ， ｒｅａｃｈｉｎｇ ｄｅｇ⁃
ＴＡＮＧ Ｒｏｎｇ，ＭＡＯ Ｓｕ⁃ｎａｎ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ－Ｃｏ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆｒｏｍ Ｃｏ Ｐｒｕｓｓｉａｎ Ｂｌｕｅ Ａｎａｌｏｇｕｅｓ ａｓ ａｎ Ａｃｔｉｖａｔｏｒ ｏｆ Ｐｅｒｏｘｙｍｏｎｏｓｕｌｆａｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｂｌｕｅ［ Ｊ］ ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｒｕｒａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０２０，３６（６） ：８１１－８１８．
高 ［１］ ，高于羟基自由基电位（１ ８ ～ ２ ７ Ｖ） ，因而其氧