齐春霞，姚成立，陈琛，潘静波（合肥师范学院化学与化学工程学院，安徽合肥230601）



草酸铁过氧化氢体系光催化降解罗丹明6G

齐春霞，姚成立，陈琛，潘静波
（合肥师范学院化学与化学工程学院，安徽合肥230601）

摘要：以罗丹明6G为目标污染物，以草酸铁过氧化氢为介质，研究了光照条件下罗丹明6G的降解反应，对影响反应的主要因素进行了分析。实验结果表明：在自然光源下，单独添加草酸铁或过氧化氢时，罗丹明6G的降解效率很低。在草酸铁过氧化氢体系中，罗丹明6G有很高的降解效率。

关键词：光催化；罗丹明6G；草酸铁过氧化氢体系

光化学催化氧化法是近年来日益受到人们重视的一种治理染料废水的新方法，已报道的方法以应用紫外辐射为主[1-3]。虽然该法对染料降解有显著效果，但需消耗电能，运行成本高，故难以大规模推广应用[4-7]。太阳能为驱动力的高级氧化技术被称为太阳能去污，它成本低，无二次污染，具有广阔的应用前景。近年来利用羟基自由基降解和矿化有机污染物的氧化技术是环境科学研究的热点之一[8]。Fe3+及其络合物在近紫外及可见光区有强的配体金属电荷吸收带，能催化或充当光化学反应的媒介。研究表明[9]，Fe3+羧酸盐络合物具有光催化降解有机物的性能。当草酸铁络合物体系中存在一定量的H2O2时，在太阳光或紫外光照射下，可发生Fenton反应产生羟基自由基，而草酸铁络合物可在一定程度上循环利用，使Fe3+和C2O42-可以重新形成草酸铁络合物。草酸铁是一种较好的光催化剂，日光作用下草酸铁过氧化氢体系光催化污水处理技术的研究是太阳能应用的前沿课题之一[10-11]，对其进行深入研究具有重要的理论价值和广泛的应用前景。

本研究利用太阳光作光源，采用过氧化氢/草酸铁络合物作光氧化剂，对罗丹明6G进行了光氧化降解试验，探讨了光强度、光源、过氧化氢浓度等对光降解效果的影响。结果表明，单独添加草酸铁或过氧化氢时，罗丹明6G的降解效率很低；在草酸铁过氧化氢体系中，罗丹明6G有很高的降解效率，在过氧化氢/草酸铁络合物作用下，太阳能去污以较高的效率进行，罗丹明6G降解迅速。

1　实验部分

1.1试剂与仪器

过氧化氢（杭州临安精欣化工）；草酸铁（合肥亚龙化工）；罗丹明6G（上海沪宇生物科技），均为分析纯。721型可见分光光度计（上海成光仪器）；PHB- 4 pH计（南京昕航科学仪器）；辐射计（北京华创维想）；高压汞灯光源：250W管形高压汞灯（北京泊菲莱特科技有限公司）。

2　实验方法

2.1暗反应与光学分解

将罗丹明6G水溶液置于反应容器中，加入适量的草酸铁过氧化氢，使罗丹明6G的浓度为30mg/L，容器中反应溶液体积为50mL。在光源照射下，对其进行磁搅拌，搅拌一段时间后，分别取样。每次取样时，用辐射计测定作用于反应液表面的紫外光辐照强度（Iu）和可见光照强度（Iv），计算时取各个阶段的平均值。测定罗丹明6G溶液浓度时，待测溶液pH值调至7左右，用分光光度计在其最大吸收峰处测定吸收光度，λmax=526nm。

暗反应：在没有光照情况下，将起始浓度为30mg/L的罗丹明6G溶液置于反应容器中，投加Fe2（C2O4）3和H2O2溶液（其中Fe2（C2O4）3的浓度以Fe计，为20mg/L；H2O2浓度为300mg/L），作用1h，测定罗丹明6G的降解率。

光解反应：在自然光源照射下（光源为黄山地区5月份光照，下文所用自然光源都为该光源），起始浓度为30mg/L的罗丹明6G溶液置于反应容器中，作用1h，测定罗丹明6G的降解率。

光解反应（添加媒质）：在自然光源照射下，将起始浓度为30mg/L的罗丹明6G溶液置于反应容器中，投加Fe2（C2O4）3和H2O2溶液（其中Fe2（C2O4）3的浓度以Fe计，为20mg/L；H2O2浓度为300mg/L），作用1h，测定罗丹明6G的降解率。

2.2光源对罗丹明6G降解的影响

在初始浓度为30mg/L的罗丹明6G溶液中，分别加入Fe2（C2O4）3、H2O2、Fe2（C2O4）3和H2O2（其中Fe2（C2O4）3的浓度以Fe计为20mg/L；H2O2浓度为300mg/L），分别放在自然光源太阳光和250W的高压汞灯下反应，反应1h，每隔10min测一次罗丹明6G的降解率。

2.3光强度对罗丹明6G降解的影响

在罗丹明6G的溶液中投加Fe2（C2O4）3和H2O2（其中Fe2（C2O4）3的浓度以Fe计为20mg/L；H2O2浓度为300mg/L），分别在不同辐照强度的太阳光照下进行反应，测其降解率。

2.4H2O2浓度对罗丹明6G降解的影响

在相同的自然光照下，投加Fe2（C2O4）3和H2O2与罗丹明6G反应，Fe2（C2O4）3的浓度以Fe计为20mg/L，H2O2浓度分别为50、100、150、200mg/L。

3　结果与讨论

3.1暗反应与光学分解

从表1可以看出，暗反应加入草酸铁过氧化氢，光解反应不加草酸铁过氧化氢，反应效率都很低，罗丹明6G的降解率都可以忽略不计。而光解反应中加入草酸铁过氧化氢后，罗丹明6G的降解率很高。因此，草酸铁过氧化氢体系在光照条件下，对降解罗丹明6G具有催化作用。

3.2光源对罗丹明6G降解的影响

在初始浓度为30mg/L的罗丹明6G溶液中，分别加入Fe2（C2O4）3、H2O2，其浓度与上述反应一样，分别放在太阳光和250W的高压汞灯下反应1h，每隔10min测一次罗丹明6G的降解率。其中日光照射下Iu=1.4mW/cm2，Iv=33.5mW/cm2；高压汞灯下Iu=3.9mW/cm2，Iv=9.0mW/cm2。测定结果见表2及图1、图2。

从表2和图1、图2可以看出，在不同的光照条件下，投加草酸铁和过氧化氢对罗丹明6G的分解都有较高的反应速率；单独加入草酸铁时，罗丹明6G的降解效率很低；在日光下单独加入过氧化氢的反应速率也较低，在汞灯的照射下，单独加过氧化氢时罗丹明6G的降解效率比较高。

3.3光强对罗丹明6G降解的影响

在罗丹明6G的溶液中投加Fe2（C2O4）3和H2O2，浓度与上述反应浓度相同，分别在不同辐照强度的太阳光照下进行反应，测定其降解率，结果见表3、表4及图3。

太阳光照射下反应，由于光强度波动，对罗丹明6G的降解有一定的影响，可见在一定区间内,光强度对罗丹明的催化降解具有很明显的影响，光强度越大，降解率越高。

3.4H2O2浓度对罗丹明6G降解的影响

在相同的自然光照下，投加Fe2（C2O4）3和H2O2与罗丹明6G反应，Fe2（C2O4）3的浓度以Fe计，为20mg/L，H2O2浓度分别为50、100、150、200mg/L，反应时间为1h，每隔10min测一次罗丹明6G的降解率，结果见表5和图4。

图4中ABCD分别代表过氧化氢浓度为50、100、150、200mg/L时罗丹明6G的降解效率。从图4可以看出，在相同的光照强度和相同时间里，过氧化氢浓度越大，罗丹明6G的降解效率越高。

4　结论

本文在不同条件下对罗丹明6G进行了催化降解反应。结果表明，在自然光源下，单一添加草酸铁或过氧化氢时，对罗丹明6G的降解效应都很低，而在草酸铁过氧化氢体系中，有很高的降解效率。在同样光照强度和时间下，过氧化氢浓度越大，罗丹明6G的降解效率越高。

该体系具有能耗少、操作简便和适用范围广等优点，在日照时间长的地区将有很好的应用前景。同时该研究为染料废水处理提供了一定的参考依据。

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Photocatalytic Degradation of Luo Rhodamine 6G by Oxalic Acid and Iron Hydrogen Peroxide System

QI Chun-xia，YAO Cheng-li，CHEN Chen，PANG Jing-bo
（Department of Chemistry，Hefei Teachers College，Hefei 230061，China）

Abstract:In this study，Rhodamine 6G as the goal pollutant，used the system of oxalic acid iron hydrogen peroxide，researched the reaction of Rhodamine 6G degradation in the light conditions and analyzed the main factors to influence the reaction. The experimental results show：it is ineffective that is degradated by natural light in the system has only Fe2（C2O4）3or H2O2. However it is effective that Rhodamine 6G is degradated by natural light if the system has both Fe2（C2O4）3and H2O2，Rhodamine 6G. This studyprovides a certain reference for dye wastewater treatment.

Key words:light catalyzing；Rhodamine 6G；hydrogen peroxide oxalate iron system

作者简介：齐春霞（1980-），女，讲师，主要从事无机纳米材料、光催化材料及教学工作，13905607596，qi- chun- xia@163.com。

基金项目：国家级大学生创新创业计划训练项目（201514098015）

收稿日期：2015- 11- 29

中图分类号：O644.1

文献标识码：A

文章编号：1008- 553X（2016）02- 0016- 04

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.02.005