纳米四氧化三铁(FMNPs)活化过硫酸盐氧化降解橙黄G的研究
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效果。因此，对于硫酸盐高级氧化技术研究的重点
收稿日期：２０１９－０６－２０；责任编辑：陈鑫源 ＤＯＩ：１０．１９３８９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－０５０６．２０１９．１０．０２１ 作者简介：尚 君（１９９１—），男，河南郑州人，硕士，２０１７年毕业于湖南大学，现从事污水处理设计及研究工作。 引用格式：尚君，郭世举．纳米四氧化三铁（ＦＭＮＰｓ）活化过硫酸盐氧化降解橙黄 Ｇ的研究［Ｊ］．能源与环保，２０１９，４１（１０）：９９１０２．
中图分类号：Ｘ７９１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－０５０６（２０１９）１０－００９９－０４
ＳｔｕｄｙｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｏｒａｎｇｅＧ ｂｙｐｅｒｓｕｌｆａｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｂｙＦｅ３Ｏ４ｍａｇｎｅｔｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ＦＭＮＰｓ）
ＳｈａｎｇＪｕｎ１，ＧｕｏＳｈｉｊｕ２
对过硫 酸 盐 活 化 得 到 强 氧 化 性 的 硫 酸 根 自 由 基 ＳＯ４－·，从 而 氧 化 去 除 污 废 水 中 的 难 降 解 有 机 污 染 物。在光、热、过 渡 金 属 离 子 （Ｆｅ２＋等 ）等 条 件 作 用 下，过硫酸 根 离 子 可 被 活 化 分 解 为 硫 酸 根 自 由 基 ＳＯ４－·［１３］，ＳＯ４－·的标准氧化还原电位 Ｅ０ ＝＋２．５～ ＋３．１Ｖ，其氧化性不弱于氧化性极强的羟基自由基 （·ＯＨ）的 Ｅ０＝＋１．８～＋２．７Ｖ。相较于过硫酸根离 子本身，硫酸根自由基 ＳＯ４－·的强氧化性具有明显的 优势，其在氧化难降解有机物的过程中起到了主导
第 ４１卷第 １０期 ２０１９年 １０月
能 源 与 环 保
ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
Ｖｏｌ４１ Ｎｏ１０ Ｏｃｔ． ２０１９
纳米四氧化三铁（ＦＭＮＰｓ）活化过硫酸盐 氧化降解橙黄 Ｇ的研究
尚 君பைடு நூலகம்，郭世举２
（１．天津叁目堂园境景观规划设计有限公司，天津 ３０００２１；２．机械工业第四设计研究院有限公司，河南 洛阳 ４７１０００）
·９９·
２０１９年第 １０期
能 源 与 环 保
第 ４１卷
集中在如何才能有效活化过硫酸盐产生硫酸根自由 基 ＳＯ４－·，以及过硫酸盐高级氧化技术在环境领域应 用的进展。
相比于传统的芬顿高级氧化技术，在反应体系 呈中性时，ＳＯ４－·具 有 标 准 氧 化 还 原 电 位 （２．５～３．１ Ｖ）高、活性好、中间体更稳定、寿命较长的特点［４５］。 因而在呈中性乃至近碱性条件下基于硫酸根自由基 （ＳＯ４－·）的过硫酸盐活化法在降解污染物的实际应 用方面具有更明显的优势。
ＳｈａｎｇＪｕｎ，ＧｕｏＳｈｉｊｕ．ＳｔｕｄｙｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｏｒａｎｇｅＧｂｙｐｅｒｓｕｌｆａｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｂｙＦｅ３Ｏ４ｍａｇｎｅｔｉｃｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ＦＭＮＰｓ）［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙ ａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０１９，４１（１０）：９９１０２．
０ 引言
高级氧化技术又称深度氧化技术，是在高温、高 压、电、光辐照或催化剂等条件下加速强氧化性的羟 基自由基 （·ＯＨ）或者其他自由基集团的生成，提高 自由基浓度，将常规水处理中较难降解的大分子有 机物氧化成无毒或者较低毒性的小分子物质的一种 技术。
过硫酸盐的过硫酸根 Ｓ２Ｏ２ ８－ 作为一种环境友好 型的氧化剂，可以被应用于高级氧化技术中。通过
１ 材料与方法
１１ 试剂及仪器 试剂为：过硫酸钠（分析纯）；橙黄 Ｇ；水合硫酸
亚铁（分析纯）；水合氯化铁（分析纯）；碘化钾（分析 纯）；氨水（分析纯）；碳酸氢钠（分析纯）；１，１０菲啰 啉（分析纯 ）；乙 酸 （分 析 纯 ）；乙 酸 铵 （分 析 纯 ）；盐 酸羟氨（分析纯）；无水乙醇（分析纯）；Ｈ２ＳＯ４（分析 纯）；ＮａＯＨ（分析纯）；盐酸（分析纯）；实验用水为去 离子水。
摘要：采用共沉淀法制备了纳米四氧化三铁催化剂（ＦＭＮＰｓ），对其进行了 ＦＴＩＲ及 ＸＲＤ表征。以偶氮 染料橙黄 Ｇ（ＯＧ）为目标污染物，ＦＭＮＰｓ为催化剂，研究了 ＦＭＮＰｓ用量、过硫酸盐（ＰＳ）与 ＯＧ摩尔浓 度比、初始 ｐＨ值、反应温度等因素对 ＦＭＮＰｓ活化 ＰＳ氧化降解 ＯＧ的影响机理。研究结果表明：最适 的反应体系催化剂浓度为 ０．３０ｇ／Ｌ；最适的反应体系 ＰＳ／ＯＧ摩尔比为 １０∶１；ＦＭＮＰｓ活化 ＰＳ体系适合 的初始 ｐＨ值范围非常宽泛，ｐＨ值 ３～９时，都可以有效氧化去除 ＯＧ。 关键词：偶氮染料橙黄 Ｇ；纳米四氧化三铁；过硫酸盐；催化氧化
（１．ＴｉａｎｊｉｎＳａｎｍｕｔａｎｇＰｌａｎｎｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００２１，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｉｖｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｅ３Ｏ４ ｍａｇｎｅｔｉｃｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ＦＭＮＰｓ）ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＦＴＩＲ ａｎｄＸＲＤ．Ｔｈｅａｚｏｄｙｅ ｏｒａｎｇｅＧｗａｓｔｈｅｔａｒｇｅｔｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔ，ｗｈｉｃｈｗａｓｏｘｉｄｉｚｅｄｂｙａｄｖａｎｃｅｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅａｍｏｕｎｔ ｏｆｃａｔａｌｙｓｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｉｎｉｔｉａｌｐＨ ａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｒａｔｉｏｂｅｔｗｅｅｎｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅａｎｄｏｒａｎｇｅＧｏｖｅｒｎａｎｏＦｅ３Ｏ４ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎｗａｓｄｉｓ ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｃａｔａｌｙｓｔｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓ０．３０ｇ／Ｌ．ＴｈｅｏｐｔｉｍｕｍｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＰＳ／ ＯＧｍｏｌａｒｒａｔｉｏｗａｓ１０∶１．ＷｈｅｎｔｈｅｐＨ ｗａｓｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ３ｔｏ９，ｔｈｅｏｒａｎｇｅＧｃｏｕｌｄｂｅｓｍｏｏｔｈｌｙｄｅｇｒａｄｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｚｏｄｙｅｓｏｒａｎｇｅＧ；ｎａｎｏＦｅ３Ｏ４；ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ；ｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎ
收稿日期：２０１９－０６－２０；责任编辑：陈鑫源 ＤＯＩ：１０．１９３８９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－０５０６．２０１９．１０．０２１ 作者简介：尚 君（１９９１—），男，河南郑州人，硕士，２０１７年毕业于湖南大学，现从事污水处理设计及研究工作。 引用格式：尚君，郭世举．纳米四氧化三铁（ＦＭＮＰｓ）活化过硫酸盐氧化降解橙黄 Ｇ的研究［Ｊ］．能源与环保，２０１９，４１（１０）：９９１０２．
中图分类号：Ｘ７９１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－０５０６（２０１９）１０－００９９－０４
ＳｔｕｄｙｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｏｒａｎｇｅＧ ｂｙｐｅｒｓｕｌｆａｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｂｙＦｅ３Ｏ４ｍａｇｎｅｔｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ＦＭＮＰｓ）
ＳｈａｎｇＪｕｎ１，ＧｕｏＳｈｉｊｕ２
对过硫 酸 盐 活 化 得 到 强 氧 化 性 的 硫 酸 根 自 由 基 ＳＯ４－·，从 而 氧 化 去 除 污 废 水 中 的 难 降 解 有 机 污 染 物。在光、热、过 渡 金 属 离 子 （Ｆｅ２＋等 ）等 条 件 作 用 下，过硫酸 根 离 子 可 被 活 化 分 解 为 硫 酸 根 自 由 基 ＳＯ４－·［１３］，ＳＯ４－·的标准氧化还原电位 Ｅ０ ＝＋２．５～ ＋３．１Ｖ，其氧化性不弱于氧化性极强的羟基自由基 （·ＯＨ）的 Ｅ０＝＋１．８～＋２．７Ｖ。相较于过硫酸根离 子本身，硫酸根自由基 ＳＯ４－·的强氧化性具有明显的 优势，其在氧化难降解有机物的过程中起到了主导
第 ４１卷第 １０期 ２０１９年 １０月
能 源 与 环 保
ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
Ｖｏｌ４１ Ｎｏ１０ Ｏｃｔ． ２０１９
纳米四氧化三铁（ＦＭＮＰｓ）活化过硫酸盐 氧化降解橙黄 Ｇ的研究
尚 君பைடு நூலகம்，郭世举２
（１．天津叁目堂园境景观规划设计有限公司，天津 ３０００２１；２．机械工业第四设计研究院有限公司，河南 洛阳 ４７１０００）
·９９·
２０１９年第 １０期
能 源 与 环 保
第 ４１卷
集中在如何才能有效活化过硫酸盐产生硫酸根自由 基 ＳＯ４－·，以及过硫酸盐高级氧化技术在环境领域应 用的进展。
相比于传统的芬顿高级氧化技术，在反应体系 呈中性时，ＳＯ４－·具 有 标 准 氧 化 还 原 电 位 （２．５～３．１ Ｖ）高、活性好、中间体更稳定、寿命较长的特点［４５］。 因而在呈中性乃至近碱性条件下基于硫酸根自由基 （ＳＯ４－·）的过硫酸盐活化法在降解污染物的实际应 用方面具有更明显的优势。
ＳｈａｎｇＪｕｎ，ＧｕｏＳｈｉｊｕ．ＳｔｕｄｙｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｏｒａｎｇｅＧｂｙｐｅｒｓｕｌｆａｔｅａｃｔｉｖａｔｅｄｂｙＦｅ３Ｏ４ｍａｇｎｅｔｉｃｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ＦＭＮＰｓ）［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙ ａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０１９，４１（１０）：９９１０２．
０ 引言
高级氧化技术又称深度氧化技术，是在高温、高 压、电、光辐照或催化剂等条件下加速强氧化性的羟 基自由基 （·ＯＨ）或者其他自由基集团的生成，提高 自由基浓度，将常规水处理中较难降解的大分子有 机物氧化成无毒或者较低毒性的小分子物质的一种 技术。
过硫酸盐的过硫酸根 Ｓ２Ｏ２ ８－ 作为一种环境友好 型的氧化剂，可以被应用于高级氧化技术中。通过
１ 材料与方法
１１ 试剂及仪器 试剂为：过硫酸钠（分析纯）；橙黄 Ｇ；水合硫酸
亚铁（分析纯）；水合氯化铁（分析纯）；碘化钾（分析 纯）；氨水（分析纯）；碳酸氢钠（分析纯）；１，１０菲啰 啉（分析纯 ）；乙 酸 （分 析 纯 ）；乙 酸 铵 （分 析 纯 ）；盐 酸羟氨（分析纯）；无水乙醇（分析纯）；Ｈ２ＳＯ４（分析 纯）；ＮａＯＨ（分析纯）；盐酸（分析纯）；实验用水为去 离子水。
摘要：采用共沉淀法制备了纳米四氧化三铁催化剂（ＦＭＮＰｓ），对其进行了 ＦＴＩＲ及 ＸＲＤ表征。以偶氮 染料橙黄 Ｇ（ＯＧ）为目标污染物，ＦＭＮＰｓ为催化剂，研究了 ＦＭＮＰｓ用量、过硫酸盐（ＰＳ）与 ＯＧ摩尔浓 度比、初始 ｐＨ值、反应温度等因素对 ＦＭＮＰｓ活化 ＰＳ氧化降解 ＯＧ的影响机理。研究结果表明：最适 的反应体系催化剂浓度为 ０．３０ｇ／Ｌ；最适的反应体系 ＰＳ／ＯＧ摩尔比为 １０∶１；ＦＭＮＰｓ活化 ＰＳ体系适合 的初始 ｐＨ值范围非常宽泛，ｐＨ值 ３～９时，都可以有效氧化去除 ＯＧ。 关键词：偶氮染料橙黄 Ｇ；纳米四氧化三铁；过硫酸盐；催化氧化
（１．ＴｉａｎｊｉｎＳａｎｍｕｔａｎｇＰｌａｎｎｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００２１，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｉｖｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｅ３Ｏ４ ｍａｇｎｅｔｉｃｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ＦＭＮＰｓ）ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＦＴＩＲ ａｎｄＸＲＤ．Ｔｈｅａｚｏｄｙｅ ｏｒａｎｇｅＧｗａｓｔｈｅｔａｒｇｅｔｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔ，ｗｈｉｃｈｗａｓｏｘｉｄｉｚｅｄｂｙａｄｖａｎｃｅｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅａｍｏｕｎｔ ｏｆｃａｔａｌｙｓｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｉｎｉｔｉａｌｐＨ ａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｒａｔｉｏｂｅｔｗｅｅｎｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅａｎｄｏｒａｎｇｅＧｏｖｅｒｎａｎｏＦｅ３Ｏ４ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎｗａｓｄｉｓ ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｃａｔａｌｙｓｔｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓ０．３０ｇ／Ｌ．ＴｈｅｏｐｔｉｍｕｍｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＰＳ／ ＯＧｍｏｌａｒｒａｔｉｏｗａｓ１０∶１．ＷｈｅｎｔｈｅｐＨ ｗａｓｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ３ｔｏ９，ｔｈｅｏｒａｎｇｅＧｃｏｕｌｄｂｅｓｍｏｏｔｈｌｙｄｅｇｒａｄｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｚｏｄｙｅｓｏｒａｎｇｅＧ；ｎａｎｏＦｅ３Ｏ４；ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ；ｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎ