分子印跡型FentoN-like催化劑的制備及其選擇性性能研究.pdf

1、多相Fenton-like催化氧化以羥基自由基為主要活性物種，羥基自由基沒(méi)有選擇性，因此它被用于催化氧化降解廢水時(shí)選擇性較差。而分子印跡材料具有特異性的分子識(shí)別能力，可選擇性地識(shí)別目標(biāo)物質(zhì)。因此，可將多相Fenton-like和分子印跡技術(shù)結(jié)合起來(lái)。本研究以4A分子篩為載體、亞甲基藍(lán)(Methylene blue，MB)為模板分子進(jìn)行分子印跡，印跡后摻入鐵離子制備了多相Fenton-like催化劑MI-FZ(molecularly im

2、printed Fe-zeolite);作為參照，合成過(guò)程中不加入模板分子進(jìn)行印跡所制備的催化劑記為FZ（Fe-zeolite without imprinting）。本文通過(guò)SEM、XRD、FT-IR等方法對(duì)催化劑進(jìn)行表征，并對(duì)MI-FZ催化劑的吸附和催化條件進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，以同具苯環(huán)結(jié)構(gòu)的雙酚A(BPA)為干擾物，研究MI-FZ的選擇吸附和選擇催化性。此外，對(duì)反應(yīng)機(jī)理和催化劑的使用壽命進(jìn)行了探究。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下:
　　(1)

3、印跡后，MI-FZ的性質(zhì)發(fā)生變化。FZ表面較為光滑，主要為片狀和層狀結(jié)構(gòu)，而MI-FZ表面較粗糙，顆粒狀結(jié)構(gòu)明顯，且能觀察到類似于孔狀的結(jié)構(gòu);MI-FZ和FZ都出現(xiàn)了Fe2O3和Fe2Al4Si5O18的特征峰;相比于FZ，MI-FZ出現(xiàn)了C=O和HOH的新特征峰;MI-FZ的平均粒徑和比表面積遠(yuǎn)大于FZ。
　　(2)吸附劑投加量、MB初始濃度、pH和溫度會(huì)對(duì)MI-FZ吸附MB產(chǎn)生影響。吸附劑投加量為0.3 g/L，亞甲基藍(lán)初始濃

4、度為10 mg/L，吸附溫度為30℃，此時(shí)實(shí)驗(yàn)條件較為適宜。此外，堿性條件下吸附效果較好，這可能是因?yàn)閴A性時(shí)的絮凝作用。MI-FZ對(duì)MB的吸附行為符合Langmuir模型和擬二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程，且主要為化學(xué)吸附。
　　(3) M-FZ對(duì)目標(biāo)分子MB具有選擇吸附能力。FZ對(duì)MB的平衡吸附量(15.7 mg/g)約為FZ(44.4 mg/g)的3倍，而FZ對(duì)BPA的吸附量明顯高于MI-FZ;混合溶液中，MI-FZ對(duì)MB的平衡吸附率為4

5、4.7％，遠(yuǎn)大于其對(duì)BPA的吸附率14.9％，而FZ對(duì)BPA的吸附率增至21％，對(duì)MB的吸附率減至28.8％。
　　(4)催化劑投加量、過(guò)氧化氫投加量、pH和溫度會(huì)對(duì)MI-FZ催化MB產(chǎn)生影響。催化劑投加量為0.3 g/L，初始pH為4，過(guò)氧化氫投加量為0.16 mol/L，反應(yīng)溫度為30℃，此時(shí)實(shí)驗(yàn)條件較為適宜。一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程能更好地描述MI-FZ和FZ對(duì)MB的催化降解過(guò)程。
　　(5) MI-FZ對(duì)MB的具有選擇催化

6、能力。FZ對(duì)MB的降解率為92.2％，遠(yuǎn)大于FZ的76.6％;對(duì)干擾物BPA，F(xiàn)Z的降解效率高達(dá)99.8％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于MI-FZ的56.4％，表明印跡后MI-FZ對(duì)目標(biāo)分子MB的催化效率增強(qiáng)，而對(duì)非目標(biāo)物質(zhì)的催化效率降低?；旌先芤褐?，MI-FZ對(duì)MB的降解率(82.7％)遠(yuǎn)大于BPA(37.8％)，而FZ對(duì)MB的降解率降至53.8％，對(duì)BPA的降解率增到73.5％，進(jìn)一步證明了催化劑的選擇性。
　　(6) MI-FZ具有較好的使用壽