钴负载型磁石墨烯耦合过氧单硫酸盐去除橙红7分析

为充分利用过渡金属对过氧单硫酸盐(PMS)的催化活性,同时解决残余金属所带来的水体二次污染问题,实现催化剂的重复利用,将磁性Fe3O4颗粒和Co负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面合成新型多相复合磁性材料(CF-RGO),对比了PMS、RGO、CF-RGO、RGO/PMS、Co/PMS和CF-RGO/PMS等6种体系去除橙红7(AO7)的效果,并考察了不同初始p H、CF-RGO初始投量、AO7初始浓度对CF-RGO激活PMS去除水中AO7的影响。试验结果显示:PMS、RGO、CF-RGO和RGO/PMS体系基本不能去除水中AO7,而CF-RGO/PMS和Co/PMS体系则能有效去除AO7,且CF-RGO/PMS体系去除AO7的能力显著高于Co/PMS体系。对于CF-RGO/PMS体系,随着p H的增加,AO7的去除率先增大后减小,并在p H=5.0时达到最大去除率;CF-RGO初始投量对体系去除AO7的影响差异不大,总体呈正相关性;AO7初始浓度的不断增加会减弱体系的去除能力,从而降低AO7的去除率。同时,叔丁醇(TBA)和乙醇(ETOH)的投加证实了CF-RGO/PMS体系的自由基在p H=5.0时以硫酸自由基(·SO4-)为主,说明·SO4-对AO7的去除占主导作用。此外,重复使用该催化剂3次后发现其催化活性和稳定性均较好,Co、Fe等残留金属的检测结果也表明该催化剂对水体的二次污染极小。研究表明:CF-RGO作为催化剂可快速、高效地激活PMS去除水中AO7,且重复利用效果好、二次污染小;在p H=5.0,AO7、PMS初始浓度分别为0.03、0.2 mmol/L,CFRGO初始投量为0.003 g的条件下,CF-RGO/PMS体系去除AO7效果最佳,去除率最高达95.8%。