吉林大学学报(地球科学版)

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生物炭催化过硫酸盐脱色偶氮染料金橙Ⅱ

刘娜,王柳,邱华,Alberto Bento Charrua,王航,王锐   

  1. 吉林大学环境与资源学院,长春130021
  • 收稿日期:2014-04-25 出版日期:2014-11-26 发布日期:2014-11-26
  • 作者简介:刘娜(1976-),女,教授,博士生导师,主要从事环境生物技术方面的研究,E-mail:liuna@jlu.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(41072170);吉林省科技厅应用基础研究项目(20030550)

Biochar Catalyzed Persulfate Decoloration of Azo Dye Acid Orange 7

Liu Na, Wang Liu, Qiu Hua, Alberto Bento Charrua, Wang Hang, Wang Rui   

  1. College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun130021, China
  • Received:2014-04-25 Online:2014-11-26 Published:2014-11-26

摘要:

生物炭作为一种廉价易得的材料,在土壤修复等各方面的功能已引起广泛关注,但其催化作用却鲜有研究。首次对生物炭(biochar-BC)催化过硫酸盐(Na2S2O8-PS)使偶氮染料金橙Ⅱ(AO7)脱色的可行性进行研究,对影响催化体系脱色效率的因素(包括pH、生物炭质量浓度和PS/AO7摩尔比)进行探讨,同时研究了生物炭的重复利用效果及前后性质变化。结果表明:PS/BC体系明显比单独的PS体系脱色效果好;两个反应体系都遵循一级反应动力学;PS/BC体系反应的最适pH接近中性;生物炭质量浓度越大,脱色效果越好;PS/AO7摩尔比越大,脱色效果越好,但是催化效果却没有相应的改善;生物炭重复利用后对AO7仍然有脱色效果;BC的孔大多位于层状结构表面,且为小孔,重复使用后,表面孔会堵塞;除了灰分和氧元素外,其他元素(C、N、H、S)含量都有一定程度的减小;BC表面官能团种类很多,主要有C=O、C=C、C-O、C-H,芳香族C=C和C-H以及-OH官能团;BC重复使用后-OH峰会消失。综上述,生物炭可以催化过硫酸盐对偶氮染料AO7进行脱色,原理是BC表面的-OH官能团与PS反应生成硫酸根自由基去除AO7。

关键词: 生物炭, 过硫酸盐, 偶氮染料, 金橙Ⅱ

Abstract:

As a kind of inexpensive materialbiochar, the function of soil restoration and other aspects has caused wide public concern, but its catalytic role has been studied rarely. The feasibility of persulfate (PS) catalyzed by biochar(BC) to decolor an azo dye (acid orange (AO7)) was studied. Some factors influencing the decolorizing efficiency of PS/BC system were evaluated, including pH, concentration of biochar and PS/AO7 mole ratio. What’s more, the recycle effect and characteristics of biochar were studied.Results showed that the decolorizing effect of the PS/BC system was obviously better than the only PS system. The decoloration of AO7 by both reaction systems followed first order reaction kinetics. The optimum pH of PS/BC system was nearneutral. The higher the biochar concentration, the better the decolorizing effect was. Similar trend was observed for the PS/AO7 mole ratio, whereas the catalytic effect did not increase accordingly. The reused biochar could still decolor AO7. The BC holes were mostly located on the surface of the layered structure, and most of them were blocked after repeated use. Excluding ash and oxygen, content of elements (C, N, H, S) reduced at a certain degree. Many different surface functional groups of BC were mainly C=O, C=C, C-O, C-H, aromatic C=C and C-H and -OH. The absorption peak of -OH disappeared after repeated use. All the above, pine biochar could catalize persulfate to decolorize azo dye -AO7, and the principle was that, the sulfate free radical which was produced by the reaction of -OH function group on the surface of biochar and persulfate could remove AO7.

Key words: biochar, persulfate, azo dye, acid orange 7

中图分类号: 

  • X506
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