齊春霞，姚成立，陳琛，潘靜波（合肥師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，安徽合肥230601）

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草酸鐵過氧化氫體系光催化降解羅丹明6G

齊春霞，姚成立，陳琛，潘靜波
（合肥師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，安徽合肥230601）

摘要：以羅丹明6G為目標污染物，以草酸鐵過氧化氫為介質(zhì)，研究了光照條件下羅丹明6G的降解反應(yīng)，對影響反應(yīng)的主要因素進行了分析。實驗結(jié)果表明：在自然光源下，單獨添加草酸鐵或過氧化氫時，羅丹明6G的降解效率很低。在草酸鐵過氧化氫體系中，羅丹明6G有很高的降解效率。

關(guān)鍵詞：光催化；羅丹明6G；草酸鐵過氧化氫體系

光化學(xué)催化氧化法是近年來日益受到人們重視的一種治理染料廢水的新方法，已報道的方法以應(yīng)用紫外輻射為主[1-3]。雖然該法對染料降解有顯著效果，但需消耗電能，運行成本高，故難以大規(guī)模推廣應(yīng)用[4-7]。太陽能為驅(qū)動力的高級氧化技術(shù)被稱為太陽能去污，它成本低，無二次污染，具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來利用羥基自由基降解和礦化有機污染物的氧化技術(shù)是環(huán)境科學(xué)研究的熱點之一[8]。Fe3+及其絡(luò)合物在近紫外及可見光區(qū)有強的配體金屬電荷吸收帶，能催化或充當光化學(xué)反應(yīng)的媒介。研究表明[9]，F(xiàn)e3+羧酸鹽絡(luò)合物具有光催化降解有機物的性能。當草酸鐵絡(luò)合物體系中存在一定量的H2O2時，在太陽光或紫外光照射下，可發(fā)生Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，而草酸鐵絡(luò)合物可在一定程度上循環(huán)利用，使Fe3+和C2O42-可以重新形成草酸鐵絡(luò)合物。草酸鐵是一種較好的光催化劑，日光作用下草酸鐵過氧化氫體系光催化污水處理技術(shù)的研究是太陽能應(yīng)用的前沿課題之一[10-11]，對其進行深入研究具有重要的理論價值和廣泛的應(yīng)用前景。

本研究利用太陽光作光源，采用過氧化氫/草酸鐵絡(luò)合物作光氧化劑，對羅丹明6G進行了光氧化降解試驗，探討了光強度、光源、過氧化氫濃度等對光降解效果的影響。結(jié)果表明，單獨添加草酸鐵或過氧化氫時，羅丹明6G的降解效率很低；在草酸鐵過氧化氫體系中，羅丹明6G有很高的降解效率，在過氧化氫/草酸鐵絡(luò)合物作用下，太陽能去污以較高的效率進行，羅丹明6G降解迅速。

1　實驗部分

1.1試劑與儀器

過氧化氫（杭州臨安精欣化工）；草酸鐵（合肥亞龍化工）；羅丹明6G（上海滬宇生物科技），均為分析純。721型可見分光光度計（上海成光儀器）；PHB- 4 pH計（南京昕航科學(xué)儀器）；輻射計（北京華創(chuàng)維想）；高壓汞燈光源：250W管形高壓汞燈（北京泊菲萊特科技有限公司）。

2　實驗方法

2.1暗反應(yīng)與光學(xué)分解

將羅丹明6G水溶液置于反應(yīng)容器中，加入適量的草酸鐵過氧化氫，使羅丹明6G的濃度為30mg/L，容器中反應(yīng)溶液體積為50mL。在光源照射下，對其進行磁攪拌，攪拌一段時間后，分別取樣。每次取樣時，用輻射計測定作用于反應(yīng)液表面的紫外光輻照強度（Iu）和可見光照強度（Iv），計算時取各個階段的平均值。測定羅丹明6G溶液濃度時，待測溶液pH值調(diào)至7左右，用分光光度計在其最大吸收峰處測定吸收光度，λmax=526nm。

暗反應(yīng)：在沒有光照情況下，將起始濃度為30mg/L的羅丹明6G溶液置于反應(yīng)容器中，投加Fe2（C2O4）3和H2O2溶液（其中Fe2（C2O4）3的濃度以Fe計，為20mg/L；H2O2濃度為300mg/L），作用1h，測定羅丹明6G的降解率。

光解反應(yīng)：在自然光源照射下（光源為黃山地區(qū)5月份光照，下文所用自然光源都為該光源），起始濃度為30mg/L的羅丹明6G溶液置于反應(yīng)容器中，作用1h，測定羅丹明6G的降解率。

光解反應(yīng)（添加媒質(zhì)）：在自然光源照射下，將起始濃度為30mg/L的羅丹明6G溶液置于反應(yīng)容器中，投加Fe2（C2O4）3和H2O2溶液（其中Fe2（C2O4）3的濃度以Fe計，為20mg/L；H2O2濃度為300mg/L），作用1h，測定羅丹明6G的降解率。

2.2光源對羅丹明6G降解的影響

在初始濃度為30mg/L的羅丹明6G溶液中，分別加入Fe2（C2O4）3、H2O2、Fe2（C2O4）3和H2O2（其中Fe2（C2O4）3的濃度以Fe計為20mg/L；H2O2濃度為300mg/L），分別放在自然光源太陽光和250W的高壓汞燈下反應(yīng)，反應(yīng)1h，每隔10min測一次羅丹明6G的降解率。

2.3光強度對羅丹明6G降解的影響

在羅丹明6G的溶液中投加Fe2（C2O4）3和H2O2（其中Fe2（C2O4）3的濃度以Fe計為20mg/L；H2O2濃度為300mg/L），分別在不同輻照強度的太陽光照下進行反應(yīng)，測其降解率。

2.4H2O2濃度對羅丹明6G降解的影響

在相同的自然光照下，投加Fe2（C2O4）3和H2O2與羅丹明6G反應(yīng)，F(xiàn)e2（C2O4）3的濃度以Fe計為20mg/L，H2O2濃度分別為50、100、150、200mg/L。

3　結(jié)果與討論

3.1暗反應(yīng)與光學(xué)分解

從表1可以看出，暗反應(yīng)加入草酸鐵過氧化氫，光解反應(yīng)不加草酸鐵過氧化氫，反應(yīng)效率都很低，羅丹明6G的降解率都可以忽略不計。而光解反應(yīng)中加入草酸鐵過氧化氫后，羅丹明6G的降解率很高。因此，草酸鐵過氧化氫體系在光照條件下，對降解羅丹明6G具有催化作用。

3.2光源對羅丹明6G降解的影響

在初始濃度為30mg/L的羅丹明6G溶液中，分別加入Fe2（C2O4）3、H2O2，其濃度與上述反應(yīng)一樣，分別放在太陽光和250W的高壓汞燈下反應(yīng)1h，每隔10min測一次羅丹明6G的降解率。其中日光照射下Iu=1.4mW/cm2，Iv=33.5mW/cm2；高壓汞燈下Iu=3.9mW/cm2，Iv=9.0mW/cm2。測定結(jié)果見表2及圖1、圖2。

從表2和圖1、圖2可以看出，在不同的光照條件下，投加草酸鐵和過氧化氫對羅丹明6G的分解都有較高的反應(yīng)速率；單獨加入草酸鐵時，羅丹明6G的降解效率很低；在日光下單獨加入過氧化氫的反應(yīng)速率也較低，在汞燈的照射下，單獨加過氧化氫時羅丹明6G的降解效率比較高。

3.3光強對羅丹明6G降解的影響

在羅丹明6G的溶液中投加Fe2（C2O4）3和H2O2，濃度與上述反應(yīng)濃度相同，分別在不同輻照強度的太陽光照下進行反應(yīng)，測定其降解率，結(jié)果見表3、表4及圖3。

太陽光照射下反應(yīng)，由于光強度波動，對羅丹明6G的降解有一定的影響，可見在一定區(qū)間內(nèi),光強度對羅丹明的催化降解具有很明顯的影響，光強度越大，降解率越高。

3.4H2O2濃度對羅丹明6G降解的影響

在相同的自然光照下，投加Fe2（C2O4）3和H2O2與羅丹明6G反應(yīng)，F(xiàn)e2（C2O4）3的濃度以Fe計，為20mg/L，H2O2濃度分別為50、100、150、200mg/L，反應(yīng)時間為1h，每隔10min測一次羅丹明6G的降解率，結(jié)果見表5和圖4。

圖4中ABCD分別代表過氧化氫濃度為50、100、150、200mg/L時羅丹明6G的降解效率。從圖4可以看出，在相同的光照強度和相同時間里，過氧化氫濃度越大，羅丹明6G的降解效率越高。

4　結(jié)論

本文在不同條件下對羅丹明6G進行了催化降解反應(yīng)。結(jié)果表明，在自然光源下，單一添加草酸鐵或過氧化氫時，對羅丹明6G的降解效應(yīng)都很低，而在草酸鐵過氧化氫體系中，有很高的降解效率。在同樣光照強度和時間下，過氧化氫濃度越大，羅丹明6G的降解效率越高。

該體系具有能耗少、操作簡便和適用范圍廣等優(yōu)點，在日照時間長的地區(qū)將有很好的應(yīng)用前景。同時該研究為染料廢水處理提供了一定的參考依據(jù)。

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Photocatalytic Degradation of Luo Rhodamine 6G by Oxalic Acid and Iron Hydrogen Peroxide System

QI Chun-xia，YAO Cheng-li，CHEN Chen，PANG Jing-bo
（Department of Chemistry，Hefei Teachers College，Hefei 230061，China）

Abstract:In this study，Rhodamine 6G as the goal pollutant，used the system of oxalic acid iron hydrogen peroxide，researched the reaction of Rhodamine 6G degradation in the light conditions and analyzed the main factors to influence the reaction. The experimental results show：it is ineffective that is degradated by natural light in the system has only Fe2（C2O4）3or H2O2. However it is effective that Rhodamine 6G is degradated by natural light if the system has both Fe2（C2O4）3and H2O2，Rhodamine 6G. This studyprovides a certain reference for dye wastewater treatment.

Key words:light catalyzing；Rhodamine 6G；hydrogen peroxide oxalate iron system

作者簡介：齊春霞（1980-），女，講師，主要從事無機納米材料、光催化材料及教學(xué)工作，13905607596，qi- chun- xia@163.com。

基金項目：國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃訓(xùn)練項目（201514098015）

收稿日期：2015- 11- 29

中圖分類號：O644.1

文獻標識碼：A

文章編號：1008- 553X（2016）02- 0016- 04

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.02.005