Fe3O4負(fù)載納米零價(jià)鐵強(qiáng)化類Fenton降解水中2,4-二氯苯酚

Fe3O4負(fù)載納米零價(jià)鐵強(qiáng)化類Fenton降解水中2,4-二氯苯酚Fe3O4負(fù)載納米零價(jià)鐵強(qiáng)化類Fenton降解水中2,4-二氯苯酚

摘要：2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）是一種常見的工業(yè)廢物，對環(huán)境和人體健康造成潛在危害。本研究通過使用Fe3O4負(fù)載納米零價(jià)鐵（nZVI@Fe3O4）作為催化劑，將其與類Fenton反應(yīng)結(jié)合，通過一系列實(shí)驗(yàn)研究了去除水中2,4-DCP的效果。結(jié)果表明，nZVI@Fe3O4對2,4-DCP的降解效果明顯優(yōu)于單一的類Fenton反應(yīng)，且在一定范圍內(nèi)負(fù)載鐵的含量對反應(yīng)的降解效果有明顯影響。本研究結(jié)果為水處理領(lǐng)域的二氯苯酚降解提供了新的方法和理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：Fe3O4負(fù)載納米零價(jià)鐵、2,4-二氯苯酚、類Fenton反應(yīng)、催化劑、降解

引言：

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，許多有機(jī)物質(zhì)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，其中包括農(nóng)藥、染料、溶劑等。然而，這些有機(jī)物質(zhì)常常會被釋放到環(huán)境中，對水體造成污染，嚴(yán)重威脅到人類健康和生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。因此，有效去除這些有機(jī)物質(zhì)成為了水處理領(lǐng)域研究的重要課題之一。

2，4-二氯苯酚（2,4-DCP）是一種有機(jī)鹵素化合物，廣泛用于農(nóng)業(yè)、獸藥和木材防腐劑中。然而，由于其具有毒性和難降解等特點(diǎn)，2，4-DCP成為了嚴(yán)重污染水體的物質(zhì)之一。因此，尋找一種高效、環(huán)保的方法來降解2,4-DCP成為了迫切的需求。

類Fenton法是目前應(yīng)用較廣泛的一種有機(jī)廢水處理方法。該方法利用過氧化氫和金屬離子協(xié)同作用，產(chǎn)生一系列高活性的自由基，對有機(jī)物進(jìn)行氧化降解。然而，傳統(tǒng)的類Fenton法對于難降解的化合物，如2,4-DCP的降解效果并不理想，同時(shí)由于催化劑分散性差，難以回收和再利用，導(dǎo)致費(fèi)用增加。

近年來，納米零價(jià)鐵（nZVI）因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和高活性而受到廣泛關(guān)注。nZVI具有較高的比表面積、較短的反應(yīng)時(shí)間和較強(qiáng)的應(yīng)用靈活性，可以用作催化劑來提高類Fenton反應(yīng)的效果。為了提高催化劑的穩(wěn)定性和回收性，將nZVI負(fù)載在Fe3O4上成為一種常見的方法。Fe3O4具有良好的磁性質(zhì)，可以通過外加磁場實(shí)現(xiàn)快速沉降和回收。

實(shí)驗(yàn)部分：

本研究采用共沉淀法制備了Fe3O4納米顆粒，并將其與nZVI混合，得到Fe3O4負(fù)載納米零價(jià)鐵（nZVI@Fe3O4）。通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察了材料的形貌及大小分布。隨后，采用x射線衍射（XRD）對材料的結(jié)晶性進(jìn)行了表征，以確認(rèn)所得材料的組成。

實(shí)驗(yàn)采用適當(dāng)濃度的2,4-DCP溶液作為廢水模擬物，添加適量的nZVI@Fe3O4和過氧化氫（H2O2），在一定的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。利用紫外分光光度計(jì)測定反應(yīng)溶液的吸光度變化，確定反應(yīng)的降解效果。

結(jié)果與討論：

通過SEM觀察，得到的nZVI@Fe3O4顆粒大小均勻分布，且結(jié)晶度較高。XRD結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了所制備材料的結(jié)晶性和組成。

同時(shí)，我們對反應(yīng)溶液中2,4-DCP的降解效果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，nZVI@Fe3O4與H2O2協(xié)同作用下，2,4-DCP的降解效果明顯優(yōu)于單一的類Fenton反應(yīng)。當(dāng)nZVI@Fe3O4的負(fù)載量為0.2g時(shí)，反應(yīng)溶液中2,4-DCP的降解率達(dá)到了80%以上。

結(jié)論：

本研究通過將Fe3O4負(fù)載納米零價(jià)鐵與類Fenton反應(yīng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對水中2,4-DCP的高效降解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，nZVI@Fe3O4對2,4-DCP表現(xiàn)出良好的催化活性，且在一定范圍內(nèi)負(fù)載鐵的含量對反應(yīng)的降解效果有明顯影響。該研究為水處理領(lǐng)域中2,4-DCP的降解提供了新的方法和理論指導(dǎo)。

然而，本研究僅從實(shí)驗(yàn)的角度對nZVI@Fe3O4的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究，還有許多問題需要進(jìn)一步探究。例如，nZVI@Fe3O4的催化機(jī)理、對其他有機(jī)物的降解效果等都值得深入研究。未來的研究需要更多的實(shí)驗(yàn)和理論分析來進(jìn)一步完善和發(fā)展這一領(lǐng)域綜上所述，本研究成功制備了nZVI@Fe3O4納米復(fù)合材料，并證實(shí)了其結(jié)晶性和組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在類Fenton反應(yīng)的協(xié)同作用下，nZVI@Fe3O4對2,4-DCP的降解效果明顯優(yōu)于單一的類Fenton反應(yīng)。當(dāng)nZVI@Fe3O4的負(fù)載量為0.2g時(shí)，2,4-DCP的降解率達(dá)到了80%以上。本研究為水處理