微波诱导Fe3O4/AC催化氧化降解邻苯二甲酸二甲酯

作者：李章良^*; 赵晓旭; 黄建辉; 王侯琼; 李萍

来源：化工进展, 2021, 40(02): 870-880.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0571

• 微波诱导催化氧化技术
• 催化
• 催化剂
• Fe3O4/活性炭
• 邻苯二甲酸二甲酯
• 降解

为了有效地提高活性炭在微波场中的催化活性和分离性,采用化学共沉淀法制备了磁性四氧化三铁/活性炭(Fe3O4/AC)催化剂,并结合微波辐射技术用于催化氧化降解水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)。利用BET、扫描电镜/能谱(SEM/EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)等手段对催化剂的微观结构、形貌和磁性能进行了表征。研究了不同反应体系对DMP的降解率及反应动力学的影响,探讨了催化剂用量、微波辐射功率和溶液初始pH等因素对微波诱导Fe3O4/AC催化氧化降解DMP的影响,考察了催化剂的重复使用性能。结果表明,所制备的铁氧化物主要以Fe3O4为主,并已成功负载于活性炭上。Fe3O4/AC具有超顺磁性,饱和磁化强度为21.2emu/g,可通过外加磁场作用快速地从溶液中分离出来。微波诱导催化反应体系对DMP的降解率大于单独吸附或单纯微波辐射反应体系,且反应速率均符合一级反应动力学。催化剂用量越多,降解率越高;微波辐射功率的增加可以提高降解效率;溶液初始p H对DMP的降解率影响非常显著,随着pH的增大,降解率明显提高。Fe3O4/AC具备良好的催化活性及稳定性,循环使用5次后DMP的降解率仍保持在83.5%。通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析,推断DMP在微波诱导Fe3O4/AC催化体系中的降解主要包括水解、异构化、羟基化、甲酸甲酯基的脱落和苯环三取代及苯环开环等5个途径。

• 单位
  生物工程学院; 莆田学院