生物炭催化过硫酸钠降解刚果红的研究(2)
2.2.3不同反应体系降解刚果红效果的比较 5
2．3 刚果红降解影响因素 6
2．3．1 溶液pH值对降解效率的影响 6
2．3．2 过硫酸钠初始浓度对降解速率的影响 7
2．3．3 生物炭用量对降解速率的影响 7
2．4 活性中间产物分析 8
3 结论 9
致谢 9
参考文献 9
生物炭催化过硫酸钠降解刚果红的研究
引言 偶氮染料是现知合成染料中最大量、最常见的染料，绝大部分偶氮染料是芳香胺经重氮化后与酚类、芳香胺类、具有活性的亚甲基化合物偶合而成。其化学性质比较稳定，废水成分复杂，因此偶氮染料废水是公认的难治理的高浓度有机废水[1]，通常具有高毒性，对人体可能造成基因癌变，并难以降解[2]。刚果红（Congo red，CR）是印染工业中最常用的联苯胺类直接偶氮染料之一。常见的有催化降解法[3,4]、吸附法[5,6]、电化学法、臭氧化以及生物吸附法[7]等，但普遍存在着处理的刚果红模拟废水初始浓度低、催化剂用量大等缺点。
近几年来，利用硫酸根自由基氧化污染物的新型高级氧化技术发展飞速并逐渐成为了一种很热门的水处理技术。过硫酸钠（persulfate, PS）氧化还原电位（E0）高达2.01 V，可以作为一种强氧化剂，与其他氧化剂相比，过硫酸钠具有室温条件下较稳定、水溶性好、氧化性强、价格相对较低[8]等优点，普遍应用于环境污染的原位化学修复（In-sito chemical remediation, ISCO）。室温条件下的PS 比较稳定，与多数难降解有机污染物的反应属于动力学慢反应，仅通过PS去氧化有机物很难达到理想的去除效果，而在过渡金属(如Fe2+)、高温、光或碱的催化条件下，PS能催化产生具有强氧化性的硫酸根自由基（2.5～3.1V）[9]，接近甚至超过OH•（E0=1.8～2.7 V）[10]，氧化反应加速，因此能降解大多数持久性有机污染物。活化方程如（1）和（2）所示：
S2O82- + 加热/UV →SO4-• （1）
S2O82- + Men+ → Me( n+1) + + SO4-• + SO42- （2）
在PS的活化方法中，热活化能耗高，光活化对反应条件要求苛刻，过渡金属离子活化引入的金属离子在反应结束后需要其他的措施加以去除，活性炭（AC）不仅是良好的吸附剂，也是催化剂载体和催化剂，有研究表明，AC催化PS 可以产生强氧化性的自由基[11]，属于高级氧化的范畴。
生物炭（biochar, BC）是一种富含碳的产品，制作过程是将生物质、化石染料等原材料在缺氧或者无氧的密闭容器中加热裂解。近年来，生物炭在土壤改良中的作用已被证实。与此同时，它在减少温室气体和污染环境修复等其他方面的应用也广泛引起关注。研究人员发现，生物炭对重金属和有机物有较好的吸附作用，黄华等[12]研究了生物炭对萘的吸附特性。实验表明玉米秸秆生物炭表面形态上具有显著特点，且不同烧制温度对其元素组成、表面特征和对萘的吸附行为有显著影响。不过，对生物炭作为催化剂的研究并不多。
本研究以刚果红作为目标污染物，研究了生物炭对刚果红的吸附作用以及生物炭催化过硫酸盐使刚果红脱色的可行性及影响因素等，希望发现一种新型的高级氧化活化方法，对偶氮染料废水具有廉价高效的处理效果。