摘要
本研究旨在通过共沉淀法制备具有高比表面积、稳定性好及易分离回收的铁酸盐复合材料，用以活化过硫酸盐高效处理染料废水。实验制备了铁酸锌-氧化硅(ZnFe2O4-SiO2)和铁酸钴-氧化铝(CoFe2O4-Al2O3)两种复合材料，并采用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积和孔径分析仪(BET)、X 射线衍射(XRD)对制备的铁酸盐复合材料的物相和形貌进行了分析。同时，利用制备的铁酸盐复合材料活化过硫酸氢钾(PMS)来分别降解水中的罗丹明B和日落黄。 在制备ZnFe2O4-SiO2复合材料过程中，材料中的Zn2+、Fe3+、Si4+物质的量之比，溶剂乙醇与水的体积比，反应温度及时长，煅烧温度和时长是主要的影响材料性能的因素。经过一系列的对比实验，探究出 Zn2+、Fe3+、Si4+的最佳摩尔比为 1∶2∶12、乙醇与水的最佳体积比为 6∶4、最佳反应温度及时长分别为55℃和 4 h、最佳煅烧温度及时长分别为 500℃和 3 h。采用在最优条件下制得的ZnFe2O4-SiO2复合材料活化PMS降解罗丹明B溶液，探究了各种因素（溶液pH、温度、PMS使用量、各种阴离子以及有机物）对罗丹明B降解的影响。结果表明：当溶液温度为 35℃，初始溶液 pH=7，PMS 剂量为 0.15 g，ZnFe2O4-SiO2剂量为 0.15 g时，ZnFe2O4-SiO2/PMS体系在 30 min内对 100 mL初始浓度为 300 mg/L的罗丹明 B溶液的去除率达到 98.4 %。 通过研究CoFe2O4-Al2O3材料制备过程中Co2+、Fe3+和Al3+的物质的量之比、煅烧温度和时长对材料性能的影响，发现Co2+、Fe3+和Al3+的最佳物质的量之比为 1∶2∶12，最佳煅烧温度为 400℃和最佳煅烧时长为 3 h。采用在最优条件下制得的 CoFe2O4-Al2O3复合材料活化 PMS降解日落黄溶液，考察了 pH值、温度、PMS用量、CoFe2O4-Al2O3材料用量、一些阴离子和有机物对日落黄降解的影响。结果表明：在 pH=7，温度为 55℃条件下，用 0.100 g CoFe2O4-Al2O3复合材料和 0.125 g PMS能使 100 mL质量浓度为 0.6 g/L的日落黄溶液在 30 min内去除率达到 99.5 %。 另外，实验结果表明：碳酸氢根负离子(HCO3-)和硝酸根负离子(NO3-)对染料废水的降解具有抑制作用，而 Cl-则促进染料的降解。在对 ZnFe2O4-SiO2和CoFe2O4-Al2O3材料进行 4 次循环使用后，我们发现 ZnFe2O4-SiO2和 CoFe2O4-Al2O3仍表现出很好的活化 PMS的性能，罗丹明 B和日落黄染料的去除率仍能达到 90 %以上。此外，材料中的 Zn2+、Co2+和 Fe3+三种离子能够极大地促进PMS产生具有强氧化性的SO4?自由基，从而能将染料分子氧化分解。
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