摘要：制备水净化用铁镍氧化物催化剂，分析铁镍配比对水汇总邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的催化性能影响，并开展实验测试分析。研究结果表明，所有催化剂都是由粒径细小的颗粒构成，当颗粒粒径介于0.1~0.3μm之间时将发生相互聚集；铁镍配摩尔比1∶1中形成了更加均匀分布的细小颗粒，产生了明显的聚集现象，降低了铁镍催化剂的颗粒空隙。未在反应体系中加入催化剂时，DMP降解率为36.46%；当加入催化剂后将会使DMP的降解率发生迅速上升，铁镍催化剂能够明显增强体系氧化性能，使DMP更快发生降解。本研究有助于提高水处理能力，具有很好的推广价值。

　　关键词：水净化；铁镍催化剂；降解；臭氧

　　0引言

　　目前，随着排入自然水体的各类有机物种类不断增加，导致许多水体出现有机物污染的情况，因此采用传统水处理工艺已经无法满足这类成分的降解要求。当这些有机成分在水中不断积累后，其毒性也会逐渐增加，对水中生物以及周边居民的健康造成极大危害。

　　为了更好地处理此类有机污染物，许多新型处理技术获得了快速发展，例如，Muruganandham等采用制备得到的氧化锌催化2-乙氧基乙酸乙酯并达到了很高的降解效率。Song等通过实验分析了采用不同制备工艺得到的二氧化钛对苯酚的降解效果。同时，还有许多学者开发研究，采用不同制备工艺时催化剂表面结构及其官能团类型也存在明显区别。刘璐等以碳纤维纸为基底,通过水热生长方法制备出氮掺杂碳铁镍催化剂，微观结构由纳米管状变为花状团簇以及片层结构，表现出优秀的催化活性和稳定性。安晓倩等采用溶胶-凝胶法制备铁镍催化剂，通过实验测试手段研究其组织结构，催化剂微粒主要由0.10.3μm颗粒集聚形成,并产生较多孔洞。

　　以上研究了不同环境下氧化物的处理特性，但针对铁镍配比的研究不多。本文主要研究了铁镍氧化物（铁镍配比）中的金属含量对邻苯二甲酸二甲酯（DMP）催化性的能影响。利用X线衍射仪（XRD）测试了各个试样的晶体结构与物相组成，并采用X线光电子能谱（XPS）测试了各元素的化学状态，最后在扫描电镜（SEM）下观察了试样的表面微观形貌。

　　1设备材料与方法

　　1.1实验材料

　　Ni（NO3）2-6H2O、TBA、NaH2PO4-2H2O、Na2SO3，分析纯，成都科龙化工制造厂；超纯水配置得到实验溶液；采用磷酸缓冲液对反应体系pH进行调节。

　　1.2催化剂的制备

　　本实验在鸡蛋清中利用溶胶-凝胶法制备得到铁镍催化剂。首先，在鸡蛋清中加入由铁镍离子组成的混合溶液，之后对其进行剧烈搅拌直到形成均匀混合状态。把上述混合液放入80℃水浴中进行加热得到凝胶，再对其静置处理并烘干，之后将其升温到500℃并焙烧制得铁镍催化剂。分别配置不同离子含量比的铁镍混合溶液来制得相应的催化剂。

　　1.3实验过程

　　在平底烧瓶中开展O3氧化邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的催化实验。将整个反应体系的水量设置为500 mL，温度控制在20℃,并采用磷酸缓冲液将溶液pH调节到7.2。以干燥的高纯O2作为气源，并利用HTU-500SE臭氧发生器制备得到O3。计时是从溶液中加入DMP溶液与铁镍催化剂后开始进行，在取样的过程中采用玻璃纤维滤膜对试样进行过滤处理之后，再将其快速转移到Na2SO3溶液中使反应过程停止。

　　采用高效液相色谱仪（HPLC）对DMP浓度进行测试，使用Waters C18型色谱柱，检测器波长为200 nm，并以体积比为1∶1的甲醇与水混合溶液作为流动相，将流量设定在1.0 mL/min。进行O3分解测试时不加入DMP溶液，并保持其他各项条件不变。

　　2结果与讨论

　　2.1组织分析

　　图1为对各个铁镍催化剂试样进行SEM表征所得的形貌图，从图1可以明显看到，所有催化剂都是由粒径细小的颗粒构成。根据图1可以发现，当颗粒的粒径介于0.1~0.3μm之间时将会发生相互聚集并转变为更大尺寸的微粒。与其他图像进行比较可知，图1-2中形成了更加均匀分布的细小颗粒，产生了明显的聚集现象，降低了铁镍催化剂的颗粒空隙。

　　通过分析相关研究资料可知，在催化阶段催化剂表面的—OH可以发挥明显的促进作用，对于催化效率的提升发挥着重要影响。同时还可以和溶液中的O3发生反应进一步引起链式分解，生成—OH。不同铁镍催化剂中NiFe2O4、Fe3O4和—OH摩尔分数具体结果见表1。

　　2.2 DMP降解性能分析

　　在体系中加入不同制备条件得到的铁镍催化剂对DMP进行降解测试，对比分析了各催化剂的催化性能，结果见表2。根据表2可以发现，未在反应体系中加入催化剂时，DMP的降解率为36.46%；当加入催化剂后将会使DMP的降解率发生迅速上升，由此可见，铁镍催化剂能够明显增强体系氧化性能，使DMP更快发生降解。其中，铁镍摩尔配比1:2时，DMP的降解率是61.26%，铁镍摩尔配比2:1时，可以使DMP的降解率达到73.62%，此时催化性能获得显著提高。

　　对表1数据进行分析可知，铁镍摩尔配比1:3的催化剂只含有少量的—OH，但NiFe2O4与Fe3O4的含量较高，通过降解测试发现该催化剂能够促进DMP快速降解，因此—OH含量对于实际氧化性能并不会造成显著影响。铁镍摩尔配比1:3和2:1两种情况下的DMP降解效率比较接近，其中，后者的Fe3O4与NiFe2O4含量都较高，而—OH含量较低，该结果表明金属元素可以通过多价态变化生成更多的自由基，但对最终催化效果并不会产生决定作用。

　　本文技术可以采用高级氧化技术（AOPs）实现有机污染物的快速、高效降解目的。也可以通过臭氧催化作用生成具有强氧化性的羟基自由基（—OH），可以有效降解大部分有机污染物，并克服采用单一臭氧技术处理有机物时出现的选择问题，并且不需为该技术设置额外的辅助加热或配备光照系统，非常便于开展实际水处理过程。

　　从表3中可以看到，当各铁镍催化剂的使用次数达到4次以及经过10 min反应之后得到的DMP降解比例。可以明显发现，各铁镍配比都具备良好催化性能，对各个铁镍催化剂进行第2次使用时得到了和表2相近的DMP降解率。到达第4次时，催化效果发生了显著降低。

　　3结论

　　本文开展铁镍配比对水净化用催化剂组织和DMP降解的影响分析，得到如下结果：

　　1）所有催化剂都是由粒径细小的颗粒构成，当颗粒粒径介于0.1~0.3μm之间时将会发生相互聚集并转变为更大尺寸的微粒。铁镍摩尔配比为1:1中形成了更加均匀分布的细小颗粒，产生了明显聚集，降低了铁镍催化剂的颗粒空隙。

　　2）加入催化剂后将会使DMP的降解率发生迅速上升，铁镍催化剂能够明显增强体系氧化性能，使DMP更快发生降解。

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