载钴钛碳纳米纤维活化过一硫酸盐降解磺胺甲恶唑的效能及机理分析

编号：FTJS09464

篇名：载钴钛碳纳米纤维活化过一硫酸盐降解磺胺甲恶唑的效能及机理分析

作者：黄海 施周 邓林 杨灵芳

关键词： 过一硫酸盐 静电纺丝 碳纳米纤维 磺胺甲恶唑 反应机理

机构： 湖南大学土木工程学院 水安全保障技术及应用湖南省工程研究中心

摘要： 本研究采用静电纺丝和热处理技术制备了一种网状负载钴钛双金属纳米颗粒碳纳米纤维催化剂(Co/TiO2@CNFs),并通过SEM、TEM、HRTEM、HAADF-STEM、元素映射、XRD、氮气吸脱附、TGA、拉曼光谱、FTIR、XPS、Zeta电位等手段对催化剂进行了表征和分析,通过批式降解实验优化了二氧化钛(TiO2)最佳负载量,并研究了催化剂投加量、PMS投加量、温度、pH、共存离子(Cl-、F-、HCO3-和H2PO4-)等因素对磺胺甲恶唑(SMX)降解性能的影响。结果表明,TiO2负载可提高催化剂的催化性能,TiO2与所制备催化剂的最佳质量比为0.1%;在催化剂投加量为0.1 g·L-1,PMS投加量为1 mmol·L-1时,Co/TiO2@CNFs在50 min内降解SMX≥99%;在pH为5.8~9内反应最佳;根据阿伦尼乌斯方程计算出反应体系的活化能为63.23 kJ·mol-1;催化剂在4种共存离子存在下表现出较好的催化性能;经5次循环后,Co/TiO2@CNFs催化降解性能仍保持较好。ESR分析和淬灭实验结果表明,4种活性物种(·OH、SO4-、O2-和1O2)参与到SMX的降解过程中,其中,1O2在Co/TiO2@CNFs活化PMS过程中起主导作用。