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可见光/石墨相氮化碳/溴化氧铋/过二硫酸盐体系高效降解活性蓝19的增强效应及路径

环境工程学报 2023年第1期17卷 59-70页

作者：李嘉炜李孟张一博张倩武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070

为探究光催化降解蒽醌染料活性蓝19(RB19)过程中蒽醌的光敏特性对去除率的影响,以石墨相氮化碳/溴化氧铋(g-C3N4/BiOBr)为光催化材料,引入光照(vis)与过二硫酸盐(PS),构成协同催化氧化体系,考察光激发产物半醌自由基(Q-·)的形成及其参... 详细信息

为探究光催化降解蒽醌染料活性蓝19(RB19)过程中蒽醌的光敏特性对去除率的影响,以石墨相氮化碳/溴化氧铋(g-C3N4/BiOBr)为光催化材料,引入光照(vis)与过二硫酸盐(PS),构成协同催化氧化体系,考察光激发产物半醌自由基(Q-·)的形成及其参与、增强体系氧化能力的作用机制,采用单因素(材料投加量、初始pH、活性蓝19初始质量浓度、过硫酸盐投加量、光照强度)分析方法,探究Q-·增强效应的影响,使用降解动力学方法及LC/MS评估降解后废水的毒性。结果表明:Q-·的形成不仅加速了过硫酸盐的活化过程,Q-·与氢醌(H2Q)、醌(Q)形成的循环作用也强化了材料的光催化效应,在模拟太阳光照射下(300 W),催化剂用量为0.1 g·L^(-1)和PS投加量为400 mg·L^(-1)时,Q-·引发的长链式自由基反应使该体系在80 min内对40 mg·L^(-1)的RB19的降解率可达到100%;反应条件对催化效果影响的大小顺序为材料投加量>初始pH>RB19初始质量浓度>过硫酸盐投加量>光照强度;Q-·中间体的形成有效提高了体系内自由基的含量,是反应后废水毒性显著降低的主要原因。由此可知,体系内Q-·所引发的自降解自循环、长链式自由基效应是实现RB19高效降解的主要因素。本研究结果可为开发蒽醌类染料废水处理技术的开发及实际应用提供参考。

关键词：可见光/石墨相氮化碳/溴化氧铋/过二硫酸盐高级氧化半醌自由基蒽醌染料活性蓝19 光催化

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