韩星等：从腐泥土型红土镍矿制备共掺杂MgFε，0，物相转化规律及催化性能 ·607· 100 (b)所示.由图可知，体系中OH自由基物质的量 浓度在300min内可累积达到12.8mol.L-1,进一 80 步验证了·OH自由基在降解RhB过程中为主要活 性物质，因为H02·自由基的氧化电位(E°=0.94V 60 -H+H,0, sSHE)远低于.OH自由基[] ◆-1H-C300+H,0 40 利用原子吸收分光光度计(AAS)测定了 ▲-H-C500+H0, 学-H-C700+H,0, H-C500/H,O,体系在降解RB过程中溶液中铁离 ◆-H-C1000+H,0 20 4-H-C500 子质量浓度随时间的变化，以确定反应体系起主要 一H,02 作用的是非均相反应或均相反应，结果如表3所示 -60 60 120180240 30 可以看出所有数值均低于检测限(<0.1mg·L1), 时间min 表明Fenton体系的效果归因于固定在所制备 图7不同反应体系中RhB降解曲线 Fig.7 RhB degradation curves in different reaction systems MgFe,O,纳米颗粒表面的Fe3+或Fe2+而不是溶解在 a 一初始 14b -反应60min 反应120min 12 反应180mim 反应240minm 10 反应300min 4 330360390420450480510540570600 60 120 180 240 300 波长/nm 反应时间min 图8最优条件下捕获，OH自由基产生2-羟基对苯二甲酸荧光光谐图(a)和相应的OH自由基浓度(b) Fig.8 Fluorescence spectra of 2-hydroxy terephthalic acid produced by trapping.OH radicals under the optimal condition (a)and corresponding .OH radical concentrations (b) 溶液中的铁离子；同时也可以看出，所制备H-C500下进行催化实验.图9(a)是产物H-C500的磁滞 催化剂结构比较稳定，在反应过程中F离子不容易 回线图谱，其磁性能参数数值包括饱和磁化强度 浸出. M,=11.5Am2kg-1和矫顽力H。=5.9kAm-1, 表3原子吸收光谱测定最优条件下不同反应时间溶液中F离子 表明所制备MgFe2O,的软磁特征.反应结束后使 浓度 用磁铁将所制备催化剂粉末与反应介质分离，用 Table 3 Change of leaching concentration for iron ions with reaction 蒸馏水和无水乙醇将催化剂交替清洗数次，重复 time 使用3次，结果如图9(b)所示.从图中可以看出， 反应时间/min 质量浓度/(mgL) 催化剂粉末经过3次循环使用之后，对RB溶液 60 <0.1 的降解率由第一次的97.8%降低到95.4%，同时 120 <0.1 总有机碳(T0C)去除率由第一次的77.8%降低到 180 <0.1 73.6%,降低降幅很小.采用X射线衍射测试手 240 <0.1 段对反应前、后的H-C500样品进行表征，结果如图 300 <0.1 10所示.由图可知，重复使用三次后H-C500样品 2.2.2共掺杂型MgFe,0,的稳定性 的衍射图谱与反应前十分相似，表明催化剂微观结 在反应温度为45℃、H-C500催化剂用量为 构无明显改变.综上所述，说明所制备MgFe,O,催 0.625gL-1、H,02加入体积分数为1.0%，pH值 化剂有很好的结构和循环稳定性，具有实际利用 为6.44和RhB溶液质量浓度为10mg·L-1的条件 价值.韩 星等: 从腐泥土型红土镍矿制备共掺杂 MgFe2O4 物相转化规律及催化性能 图 7 不同反应体系中 RhB 降解曲线 Fig. 7 RhB degradation curves in different reaction systems (b)所示. 由图可知,体系中·OH 自由基物质的量 浓度在300 min 内可累积达到 12郾 8 滋mol·L - 1 ,进一 步验证了·OH 自由基在降解 RhB 过程中为主要活 性物质,因为 HO2·自由基的氧化电位(E 0 = 0郾 94 V vs SHE)远低于·OH 自由基[35] . 利 用 原 子 吸 收 分 光 光 度 计 ( AAS ) 测 定 了 H鄄鄄C500 / H2O2 体系在降解 RhB 过程中溶液中铁离 子质量浓度随时间的变化,以确定反应体系起主要 作用的是非均相反应或均相反应,结果如表 3 所示. 可以看出所有数值均低于检测限( < 0郾 1 mg·L - 1 ), 表 明 Fenton 体 系 的 效 果 归 因 于 固 定 在 所 制 备 MgFe2O4纳米颗粒表面的 Fe 3 + 或 Fe 2 + 而不是溶解在 图 8 最优条件下捕获·OH 自由基产生2鄄鄄羟基对苯二甲酸荧光光谱图(a)和相应的·OH 自由基浓度(b) Fig. 8 Fluorescence spectra of 2鄄鄄 hydroxy terephthalic acid produced by trapping·OH radicals under the optimal condition ( a) and corresponding ·OH radical concentrations (b) 溶液中的铁离子;同时也可以看出,所制备 H鄄鄄 C500 催化剂结构比较稳定,在反应过程中 Fe 离子不容易 浸出. 表 3 原子吸收光谱测定最优条件下不同反应时间溶液中 Fe 离子 浓度 Table 3 Change of leaching concentration for iron ions with reaction time 反应时间/ min 质量浓度/ (mg·L - 1 ) 60 < 0郾 1 120 < 0郾 1 180 < 0郾 1 240 < 0郾 1 300 < 0郾 1 2郾 2郾 2 共掺杂型 MgFe2O4 的稳定性 在反应温度为 45 益 、H鄄鄄 C500 催化剂用量为 0郾 625 g·L - 1 、H2O2 加入体积分数为 1郾 0% ,pH 值 为 6郾 44 和 RhB 溶液质量浓度为 10 mg·L - 1的条件 下进行催化实验. 图 9( a)是产物 H鄄鄄 C500 的磁滞 回线图谱,其磁性能参数数值包括饱和磁化强度 Ms = 11郾 5 A·m 2·kg - 1和矫顽力 Hc = 5郾 9 kA·m - 1 , 表明所制备 MgFe2O4 的软磁特征. 反应结束后使 用磁铁将所制备催化剂粉末与反应介质分离,用 蒸馏水和无水乙醇将催化剂交替清洗数次,重复 使用 3 次,结果如图 9( b)所示. 从图中可以看出, 催化剂粉末经过 3 次循环使用之后,对 RhB 溶液 的降解率由第一次的 97郾 8% 降低到 95郾 4% ,同时 总有机碳(TOC)去除率由第一次的 77郾 8% 降低到 73郾 6% ,降低降幅很小. 采用 X 射线衍射测试手 段对反应前、后的H鄄鄄C500样品进行表征,结果如图 10 所示. 由图可知,重复使用三次后 H鄄鄄 C500 样品 的衍射图谱与反应前十分相似,表明催化剂微观结 构无明显改变. 综上所述,说明所制备 MgFe2O4 催 化剂有很好的结构和循环稳定性,具有实际利用 价值. ·607·