聚多巴胺/聚乙烯亚胺复合非织造布强化铁活化过硫酸盐氧化降解染料的研究

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Fe2+活化过硫酸盐(PS)具有低成本、高催化活性、易去除等优点,因此被广泛应用在水处理工艺技术中。然而Fe2+投加过多易导致自由基淬灭,Fe2+投加量少,导致反应体系无法持续产生。本文制备了一种亲水性强、含有聚多巴胺(PDA)/聚乙烯亚胺(PEI)复合聚丙烯(PP)非织造布材料,用于提高Fe2+/PS体系对酸性红B的催化降解能力,并从PDA/PEI@PP材料对Fe2+的络合配位、对Fe2+的可还原性和对PS可直接活化性三个方面,研究了PDA/PEI@PP材料增强Fe2+/PS体系氧化降酸性红B(ARB)的作用机理。(1)实验系统的研究了DA初始浓度、制备时间和PEI初始浓度对聚多巴胺负载量的影响。同时研究了不同制备条件对Fe2+配位络合和对Fe3+还原为Fe2+的还原率的影响。结果表明PEI浓度对Fe2+配位络合影响较大,随着PEI浓度的升高,与Fe2+配位络合效果越好。通过傅里叶红外变换光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对材料表面主要官能团和材料微观形貌结构进行分析,结果表明材料表面具有丰富的邻苯二酚基团和醌基,且PDA/PEI在PP纤维表面均匀负载。(2)通过对照实验发现,PDA/PEI@PP和PDA@PP材料均具有活化PS降解ARB的作用。推测是由于材料表面的邻苯二酚基团和醌基在反应液中生成半醌自由基,进而活化PS生成硫酸根自由基,对ARB有效降解。因此,采用FTIR和XPS对活化PS前后PDA/PEI@PP和PDA@PP表面官能团进行检测分析发现,活化PS后材料的邻苯二酚基团含量降低,醌基含量增高,说明邻苯二酚基团和醌基参与了活化反应。通过电子自旋共振波谱(ESR)对PDA/PEI@PP体系自由基进行检测发现,PDA/PEI@PP/PS体系中存在着羟基自由基和硫酸根自由基,说明PDA/PEI@PP可活化PS产生硫酸根自由基。(3)实验通过对PDA/PEI@PP/Fe2+/PS和Fe2+/PS体系中ARB的降解率、PS的消耗量、反应一级动力学和ESR分析,结果表明PDA/PEI@PP的引入通过增强PS的活化,进而对ARB的降解率和反应速率均有提高。探讨了p H和PEI初始浓度对PDA/PEI@PP活化PS的影响以及最后探讨了PDA/PEI@PP材料在Fe2+/PS的循环使用次数。
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