铁酸钴复合碳纳米管活化过硫酸盐降解铬黑T的性能及机理

摘要

采用水热法制备了不同质量比铁酸钴/碳纳米管(CoFe_(2)O_(4)/CNT)复合材料,并将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解偶氮染料铬黑T(EBT)。使用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等方法进行了表征。结果表明,引入CNT改善了CoFe_(2)O_(4)团聚现象,同时CNT加速CoFe_(2)O_(4)表面电子转移过程进一步提高了CoFe_(2)O_(4)催化活性。质量比为4∶1的CoFe_(2)O_(4)/CNT表现出最高催化活性,CoFe_(2)O_(4)/CNT-4∶1+PMS降解EBT过程符合准一级动力学模型,其反应速率常数是CoFe_(2)O_(4)+PMS体系的2.02倍。单因素条件实验得出在CoFe_(2)O_(4)/CNT-4∶1投加量为0.20g/L、PMS投加量为0.20g/L、EBT质量浓度为100mg/L、pH为5.8、反应温度为25℃条件下,反应60min后EBT降解率可达到99.8%。CoFe_(2)O_(4)/CNT-4∶1循环使用三次后EBT降解率能达到67.8%。猝灭实验证明反应体系中存在着SO_(4)^(-)·、·OH、O_(2)^(-)·和^(1)O_(2)四种活性物质,其中^(1)O_(2)是主要活性物质。Fe^(2+)/Fe^(3+)、Co^(2+)/Co^(3+)价态循环和氧物种改变促进了活性物质生成。