zncu二元金属体系中罗丹明b的降解效果及机理
1Abstract: 1Key words: 1引言 11 材料与方法 21.1 药品及仪器 21.1.1 实验试剂 21.1.2 化学仪器 2 1.1.3催化剂及溶液的制备 21. 2 实验装置 31.3 分析方法 31.3.1 样品罗丹明b浓度的测定 31.3.2 反应过程中各参数的测定 31.3.3 活性自由基的验证 31.4 实验步骤 32 结果与分析 32. 1 罗丹明b标准工作曲线的测定 42. 2 对比实验 42.2.1不同反应体系降解罗丹明b效果的比较 42．3 罗丹明b降解影响因素 52．3．1 溶液初始pH值对Zn/Cu(TMLCu=60.54%)二元金属降解罗丹明B效率的影响 52．3．2 温度对Zn/Cu(TMLCu=60.54%)二元金属降解罗丹明B效率的影响 62．3．3 Zn/Cu二元金属用量对Zn/Cu(TMLCu=60.54%)二元金属降解罗丹明B效率的影响 62．4 活性自由基分析 73 结论 9致谢 10参考文献 10 Zn/Cu二元金属体系中罗丹明b的降解效果及机理 研究了 Zn/Cu(铜的理论负载质量TMLCu=60.54wt%)二元金属对罗丹明B的降解性能。实验考察了初始pH值、催化剂的投加量、反应温度等对Zn/Cu(TMLCu=60.54wt%)二元金属降解罗丹明B的实验的影响,并通过加入羟基自由基抑制剂叔丁醇(TBA)和超氧根自由基抑制剂对苯醌(BQ)来确定活性中间产物，推测其可能的反应机理。实验结果表明，Zn/Cu(TMLCu=60.54wt%)二元金属可有效降解罗丹明B，在罗丹明B初始浓度为20 mg/L，T=25 ℃，Zn/Cu(TMLCu=60.54wt%)二元金属用量为0.3 g/L，初始pH=3.0，反应90 min后，罗丹明B去除率达到80%。通过自由基抑制剂加入实验，可推测Zn/Cu(TMLCu=60.54wt%)二元金属降解罗丹明B的过程中产生了羟基自由基和超氧根自由基。通过荧光光谱，进一步证明 Zn/Cu(TMLCu=60.54wt%)二元金属降解罗丹明B的过程中，羟基自由基起主要作用。
目录
引言
近年来，二元金属法常用于降解有机污染物废水，该法通常由两种金属构成，一种是带负还原电位的单质(如Mg2+ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/Mg0,Fe2+/Fe0)，另一种则通常是具有相对较高的正还原电位的单质(如Ag+/Ag，Ni2+/Ni0，Pd2+/Pd0)[1]。常见的二元金属体系有Mg/Ag、Mg/Pd、Fe/Ni、Fe/Pd、Fe/Cu、Fe/Pt等[16]。
在过去的几十年里，零价铁(Fe0)具有高还原能力、环境友好、低成本等优点[78]，可广泛应用于污水处理/修复地下水。Fe0的减少通常需要大量的酸来调节废水的pH值到23。钯等贵金属催化剂在实验室中处理废水的效果令人满意，但处理成本过高[9]，与钯相比，铜的价格相对便宜，而且它具有相对较高的氢过电位(即氢在其表面的演变相对较难)，因此铜电极上的有机物的还原是通过直接途径而不是通过在阴极上形成的H+来实现的。
此外，微米级Fe/Cu (mFe/Cu)的性能优于微米级Fe0(mFe0)，因为铜可以通过与铁形成无数个原电池增加零价铁的氧化能力，将污染物降解，污染物从水中除去[1011]。然而，由于Fe表面易钝化和狭窄的pH使用范围[12]，它的实际应用仍然受到限制。锌在某些方面与铁有相似的性质，近年来得到了人们的广泛关注。本文拟采用锌粉代替铁粉，探讨其对有机污染物的降解性能。
罗丹明B，又称蓝光碱性蕊香红，简称为RhB（分子式为C28H31ClN2O3，分子量为479.01），LD50用于口服小鼠中的RhB是887 mg/kg。在美国加利福尼亚州，它要求含有RhB的产品必须在其标签上发出警告。罗丹明B被广泛用作于着色剂，在各种纺织加工工业中的应用较广泛，包括染色丝绸，羊毛，黄麻，皮革，棉花等。罗丹明B具有难降解、十分稳定、颜色深等性质，因此不易处理。传统的方法不能取得较好的效果，因此，人们探寻更有效的方法来处理罗丹明B染料废水。
本研究以罗丹明B作为目标污染物，研究了Zn/Cu(TMLCu=60.54wt%)二元金属对罗丹明B的降解的可行性及影响因素等，为研究高效处理罗丹明B染料废水的方法提供参考。
1 材料与方法
1.1 药品及仪器
1.1.1 实验药品
表1 实验中所用药品的纯度及生产厂家
实验药品
纯度
生产厂家
罗丹明B
分析纯
天津市科密欧化学试剂有限公司
锌粉
分析纯
西陇化工股份有限公司
五水合硫酸铜
分析纯
广东光华化学厂有限公司
铜粉
分析纯
成都市科龙化工试剂厂
叔丁醇
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
氢氧化钠
分析纯
西陇化工股份有限公司
硫酸
分析纯
上海瑞永生物科技有限公司
对苯醌
分析纯
阿拉丁
1.1.2 化学仪器
表2 实验中所用仪器及其供应商
仪器
型号
供应商
水浴摇床
ZWY110X30
上海智诚分析仪器制造有限公司
pH计
ION 2700
优特
紫外可见分光光度计
Alpha1506
上海浦元仪器有限公司
分析天平
ISO 9001
赛多利斯科学仪器（北京）有限公司
真空干燥箱
DZF
上海精宏实验设备有限公司
超声波清洗器
KH500
昆山禾创超声仪器有限公司
数显智能控温磁力搅拌机
SZCLA型
郑州长城科工贸有限公司
1.1.3催化剂及溶液制备
称取23.44 g五水合硫酸铜于烧杯中，加100 ml去离子水溶解，数显智能控温磁力搅拌机控温于25 ℃，搅拌至五水合硫酸铜溶解；缓慢加入已称量好的10.0 g锌粉，不断搅拌，半个小时后趁热过滤；过滤后的固体倒入培养皿中，然后于真空干燥箱中干燥。
1 g/L 对苯醌（BQ）溶液：准确称量0.10g对苯醌（BQ）固体，加去离子水溶解定容到100 mL容量瓶中，摇匀备用。对苯醌溶液长期放置，溶液颜色逐渐加深，可能对催化反应以及罗丹明B浓度测定造成影响，因此1 g/L 对苯醌溶液现用现配。
77.32 g/L 叔丁醇（TBA）溶液：称取7.732 g叔丁醇液体于100 ml容量瓶中，加去离子水溶解，最终定容到100 mL，摇匀后得到77.32 g/L TBA溶液。
1 moI/L氢氧化钠(NaOH)溶液：准确称量4.0 g NaOH固体，加去离子水定容到100mL容量瓶中，得到浓度约为l mol/L的NaOH溶液，用于调节溶液pH。
1.2 实验装置
实验装置包括反应、取样装置两部分：（1）反应装置：将100mL罗丹明B溶液倒入250mL玻璃反应瓶中，用水浴摇床来控制温度以及进行震荡；（2）取样装置：在一定时间间隔内利用5mL注射器来完成取样。
1.3 分析测试方法
1.3.1 样品罗丹明b浓度的测定
根据朗伯比尔定律可知，在一定条件下，样品罗丹明B浓度与所测吸光值成正比。所以，可用紫外分光光度计间接测定罗丹明B的浓度。
1.3.2 反应过程中各参数的测定
目录
引言
近年来，二元金属法常用于降解有机污染物废水，该法通常由两种金属构成，一种是带负还原电位的单质(如Mg2+ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/Mg0,Fe2+/Fe0)，另一种则通常是具有相对较高的正还原电位的单质(如Ag+/Ag，Ni2+/Ni0，Pd2+/Pd0)[1]。常见的二元金属体系有Mg/Ag、Mg/Pd、Fe/Ni、Fe/Pd、Fe/Cu、Fe/Pt等[16]。
在过去的几十年里，零价铁(Fe0)具有高还原能力、环境友好、低成本等优点[78]，可广泛应用于污水处理/修复地下水。Fe0的减少通常需要大量的酸来调节废水的pH值到23。钯等贵金属催化剂在实验室中处理废水的效果令人满意，但处理成本过高[9]，与钯相比，铜的价格相对便宜，而且它具有相对较高的氢过电位(即氢在其表面的演变相对较难)，因此铜电极上的有机物的还原是通过直接途径而不是通过在阴极上形成的H+来实现的。
此外，微米级Fe/Cu (mFe/Cu)的性能优于微米级Fe0(mFe0)，因为铜可以通过与铁形成无数个原电池增加零价铁的氧化能力，将污染物降解，污染物从水中除去[1011]。然而，由于Fe表面易钝化和狭窄的pH使用范围[12]，它的实际应用仍然受到限制。锌在某些方面与铁有相似的性质，近年来得到了人们的广泛关注。本文拟采用锌粉代替铁粉，探讨其对有机污染物的降解性能。
罗丹明B，又称蓝光碱性蕊香红，简称为RhB（分子式为C28H31ClN2O3，分子量为479.01），LD50用于口服小鼠中的RhB是887 mg/kg。在美国加利福尼亚州，它要求含有RhB的产品必须在其标签上发出警告。罗丹明B被广泛用作于着色剂，在各种纺织加工工业中的应用较广泛，包括染色丝绸，羊毛，黄麻，皮革，棉花等。罗丹明B具有难降解、十分稳定、颜色深等性质，因此不易处理。传统的方法不能取得较好的效果，因此，人们探寻更有效的方法来处理罗丹明B染料废水。
本研究以罗丹明B作为目标污染物，研究了Zn/Cu(TMLCu=60.54wt%)二元金属对罗丹明B的降解的可行性及影响因素等，为研究高效处理罗丹明B染料废水的方法提供参考。
1 材料与方法
1.1 药品及仪器
1.1.1 实验药品
表1 实验中所用药品的纯度及生产厂家
实验药品
纯度
生产厂家
罗丹明B
分析纯
天津市科密欧化学试剂有限公司
锌粉
分析纯
西陇化工股份有限公司
五水合硫酸铜
分析纯
广东光华化学厂有限公司
铜粉
分析纯
成都市科龙化工试剂厂
叔丁醇
分析纯
国药集团化学试剂有限公司
氢氧化钠
分析纯
西陇化工股份有限公司
硫酸
分析纯
上海瑞永生物科技有限公司
对苯醌
分析纯
阿拉丁
1.1.2 化学仪器
表2 实验中所用仪器及其供应商
仪器
型号
供应商
水浴摇床
ZWY110X30
上海智诚分析仪器制造有限公司
pH计
ION 2700
优特
紫外可见分光光度计
Alpha1506
上海浦元仪器有限公司
分析天平
ISO 9001
赛多利斯科学仪器（北京）有限公司
真空干燥箱
DZF
上海精宏实验设备有限公司
超声波清洗器
KH500
昆山禾创超声仪器有限公司
数显智能控温磁力搅拌机
SZCLA型
郑州长城科工贸有限公司
1.1.3催化剂及溶液制备
称取23.44 g五水合硫酸铜于烧杯中，加100 ml去离子水溶解，数显智能控温磁力搅拌机控温于25 ℃，搅拌至五水合硫酸铜溶解；缓慢加入已称量好的10.0 g锌粉，不断搅拌，半个小时后趁热过滤；过滤后的固体倒入培养皿中，然后于真空干燥箱中干燥。
1 g/L 对苯醌（BQ）溶液：准确称量0.10g对苯醌（BQ）固体，加去离子水溶解定容到100 mL容量瓶中，摇匀备用。对苯醌溶液长期放置，溶液颜色逐渐加深，可能对催化反应以及罗丹明B浓度测定造成影响，因此1 g/L 对苯醌溶液现用现配。
77.32 g/L 叔丁醇（TBA）溶液：称取7.732 g叔丁醇液体于100 ml容量瓶中，加去离子水溶解，最终定容到100 mL，摇匀后得到77.32 g/L TBA溶液。
1 moI/L氢氧化钠(NaOH)溶液：准确称量4.0 g NaOH固体，加去离子水定容到100mL容量瓶中，得到浓度约为l mol/L的NaOH溶液，用于调节溶液pH。
1.2 实验装置
实验装置包括反应、取样装置两部分：（1）反应装置：将100mL罗丹明B溶液倒入250mL玻璃反应瓶中，用水浴摇床来控制温度以及进行震荡；（2）取样装置：在一定时间间隔内利用5mL注射器来完成取样。
1.3 分析测试方法
1.3.1 样品罗丹明b浓度的测定
根据朗伯比尔定律可知，在一定条件下，样品罗丹明B浓度与所测吸光值成正比。所以，可用紫外分光光度计间接测定罗丹明B的浓度。
1.3.2 反应过程中各参数的测定
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