纖維素纖維負載金屬酞菁催化降解染料及機理研究.pdf

1、水資源短缺足當今社會面臨的一個重要問題，工業(yè)廢水的處理一直是環(huán)境領域的重中之重。近年來，實際廢水中一些低濃度有毒污染物如共軛染料、氯代芳香族化合物、多溴聯(lián)苯醚、抗生素等處理已經成為國際研究的焦點。對傳統(tǒng)的高級氧化技術，包括均相和非均相體系，在大量有機/無機化合物存在下對有毒目標污染物的優(yōu)先去除相當困難。因此設計開發(fā)一種高效去除實際廢水體系中有毒目標污染物的催化體系具有重要的意義。
　　纖維素是一種由成百上千個β(1→4)葡萄糖單元

2、組成的化合物，是地球上最豐富的有機聚合物之一。纖維素纖維作為一種廣泛存在的纖維素衍生物，具有很多與生俱來的優(yōu)良特性，如突出的親水性，多羥基結構，可控的表面電位等，是一種極具潛力的催化劑載體。金屬酞菁衍生物，具有18π電子大環(huán)共軛結構，化學性質穩(wěn)定，易改性負載，在催化領域受到了普遍歡迎。利用不同中心金屬元素的金屬酞菁，可以制備得到不同驅動的催化體系，為金屬酞菁催化劑的廣泛應用奠定了基礎。
　　本文用共價接枝的方法制備合成兩種纖維素纖

3、維負載金屬酞菁催化劑(Co-TDTAPc-F，Zn-TDTAPc-F)，對其負載量和截面形貌進行表征，結果表明金屬酞菁被成功接枝到纖維的表面和內部。選用常見的陰離子染料酸性紅G(AR1)作為研究對象，引入清潔氧化劑H2O2，對Co-TDTAPc-F去除有機污染物的能力進行了考察，發(fā)現該體系在模擬實際染料廢水的條件下對AR1有較高的催化氧化活性。論文還研究了不同pH、溫度、氧化劑含量和染化助劑對該催化體系活性的影響。重復實驗表明該體系具有

4、較好的循環(huán)使用活性，EPR測試結果說明該反應是一個羥基自由基為主導的反應。選用常見的陽離子染料堿性綠(BG1)作為研究對象，氧氣作為氧化劑，測試Zn-TDTAPc-F催化劑在可見光下去除有機污染物的性能。發(fā)現該體系可以有效去除染料有機物，并具有較好的重復使用活性。研究了不同反應pH、催化劑用量及染化助劑對體系活性的影響。EPR測試表明該反應過程是單線態(tài)氧(1O2)機理，產物分析測試(UPLC-MS/GC-MS)表明降解過程中有機物發(fā)生了

5、深度氧化，生成飽和脂肪酸和脂肪醇類化合物，完成了綠色催化。
　　兩個酞菁催化體系在大量有機/無機助劑存在下均表現出較高活性，與傳統(tǒng)的高級氧化法不同。纖維素纖維在其中發(fā)揮了重要作用，通過對底物的富集，纖維載體為催化反應提供一個微環(huán)境，使活性大幅提高;因為纖維在溶液中可控的表面電位和突出的溶脹性能，不僅使反應免受Cl-、醇類等自由基捕獲劑的影響，還促進了催化體系對污染物的吸附與降解。本研究提供了一種從多組分廢水中優(yōu)先去除含量相對較少的