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摘要：为有效降解有机物及避免其二次污染，提高水污染治理效果。利用共沉淀法，制备出新型复合材料RF/Fe3O4。经研究发现，RF/Fe3O4更易于在酸性条件下反应，且RF/Fe3O4对苯酚的降解性能随Fe3O4负载量的增加为先增加后降低；经过二次循环后，降解率由84%下降至77%，并在之后的二次循环中保持不变；当pH=8.2时，可实现对RF/Fe3O4产双氧水粉末的高效回收，表明RF/Fe3O4在有机物中降解效果好，绿色环保。
关键词：新型复合材料；环境污染；RF/Fe3O4；降解性能
0引言
近年来，随着科技的快速发展，环境污染问题日益突出，尤其是水体的污染尤为严重，对生态环境、人类健康影响巨大[1]。作为主要污染源的是有机污染物及重金属，而有机污染物的处理手段有吸附法、膜分离法、离子交换法、化学处理技术及共沉淀法[2]等，其中，吸附法成本低、操作简单且无二次污染；膜分离法是利用不同组分的流体在滤膜中不同的透过性，通过滤膜的过滤完成不同组分的分离，操作简单安全且不产生相变[3]；离子交换法是利用离子交换数值法对污染物进行去除；化学处理技术是利用加入化学试剂等，与水体污染物反应生成不溶物或者无毒物，并被分离出来，有化学、电化学还原法和铁氧体法[4]；共沉淀法是当溶液中含两种或两种以上的阳离子，加入沉淀剂，经沉淀反应制备出含两种或者多种金属元素的复合氧化物，制备方便且快速[5]，应用前景好。因此，基于间苯二酚甲醛（RF）树脂属于一种新型非金属半导体光催化剂，在水污染治理中优势显著，因此，本文应用共沉淀法，将Fe3O4负载在RF上，制备出RF/Fe3O4复合材料，有效降解有机污染物，且其粉末可通过磁性回收，避免造成二次污染，从而保证RF产双氧水的绿色环保。
1 RF/Fe3O4的制备
有机污染物处理技术中被广泛使用的是Fenton氧化法，其属于一种高级氧化技术[6]。但是，由于铁泥和pH的控制，造成Fenton系统处理污水的局限性。而RF树脂作为一种半导体光催化剂，在常温常压下的光催化效果好，且在模拟阳光照射下稳定形成H2O2，因此，本文利用共沉淀法，在RF树脂上负载Fe3O4，制备出新型复合材料RF/Fe3O4，不仅增大树脂的可回收利用性，且在有机物降解中效果好。
采用共沉淀法制备RF/Fe3O4，具体流程为：先在15 mL蒸馏水中加入0.1 g RF，然后加入FeCl3·6H2O（36 mmol）、FeSO4·7H2O（36 mmol），并于超声分散中分散1 h。上述流程结束后加热溶液到80℃,并在该溶液中逐滴滴入2 mL的1 mol/L氨水溶液，待3 h反应结束后收集物料，过滤洗涤到中性，此时得到Fe3O4占比为5.3%的RF/Fe3O4复合材料。
2 RF/Fe3O4的光催化性能
2.1 pH值的影响
由于反应体系中的酸碱度会对Fe2+的活性产生影响，使pH值影响Fenton反应速率，因此，本文首先分析RF/Fe3O4在不同pH值下的降解情况，如图1所示。图中：ct为光照时间为t时的样品苯酚浓度，μmol/L；c0为光照前样品苯酚浓度，μmol/L。
在酸性条件下，RF/Fe3O4更易于反应。图1中，pH=4时的反应速率比pH=3时的降低30%；当pH=5时，由于Fe3O4的亚铁离子的活性随pH值的升高而降低，反应速率会更慢，此时反应速率仅为pH=3时的1/3，且开始急剧下降。
2.2 Fe3O4负载量的影响
通过对FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O的加入量进行控制，可得到不同Fe3O4负载量的RF/Fe3O4，因此，本文通过设计4组实验对比分析Fe3O4负载量对降解效果的影响，其中，其负载量分别为2.7%、5.3%、10.6%和15.9%，如图2所示。
RF/Fe3O4对苯酚的降解性能随Fe3O4负载量的增加为先降低后增加，是因为当Fe3O4负载量低时，会降低Fe2+的含量，同时降低与H2O2反应形成的·OH；当Fe3O4负载量高时，与Fe2+参与反应的量足够，但是会在RF表面负载过多的Fe3O4，造成RF的光催化面积减少，使其活性降低，从而使形成的H2O2减少，因此，最终降低反应速率。
2.3对降解苯酚的循环性
光催化材料的可循环性及稳定性决定着其在实际中的可应用性，因此，本文研究当pH=3时，该复合材料的可循环性，如图3所示。
图3中，经过2次循环后，该复合材料的降解率由84%下降至77%，略有降低；后又经2次循环后，降解率基本不受影响，这主要是由于一部分Fe3O4在RF最外层没有完全固定，随反应出现一定的脱落；后两次循环中，由于大部分Fe3O4很好地固定在RF表面，此时苯酚的降解仍保持着较高效率。经4次循环后，该复合材料仍具有一定的磁性，可利用其磁力再回收，这也就说明该复合材料具有很好的稳定性和可回收性，因此，RF/Fe3O4具有绿色环保、可实现有机物的稳定降解。
2.4 RF/Fe3O4机理分析
RF/Fe3O4的反应机理为：在可见光作用下，RF会产生电子-空穴对，氧气被电子还原形成H2O2，并在RF表面形成，与Fe3O4中的Fe2+发生Fenton反应生成Fe3+、·OH，其中，Fe3+与氧气竞争电子，造成部分Fe3+被还原为Fe2+，并不断和H2O2反应；而·OH对苯酚进行降解，实现该复合材料的光催化作用。
3双氧水产率的循环性能
有相关研究[7]发现，RF在弱碱环境下的双氧水产率最高，因此，当pH=8.2弱碱性环境，反应时间为3 h时，分析该复合材料的产双氧水循环性，如图4所示。
图4中，对比RF，由于Fe3O4使RF的光催化表面积减少，并使产率降低，因此，该复合材料产双氧水的速率有所降低。该复合材料的双氧水产率在经过4次循环后虽有所降低，但是产率仍较高，且留有原有的磁性，可利用磁力回收。表明RF/Fe3O4复合材料不仅拥有可磁性回收性，且极大地促进催化剂的分离，保证RF产双氧水的绿色环保。
4结论
为实现废水的有效处理，本文基于光催化材料的降解效率高，且可避免二次污染，利用共沉淀法，制备出新型复合材料RF/Fe3O4，并分析不同pH值、Fe3O4负载量的影响及其对苯酚的降解循环性，最后分析其对双氧水产率的循环性能。总结如下：
1）不同pH值时，pH=4时的反应速率比pH=3时的降低30%；当pH=5时，反应速率仅为pH=3时的1/3。不同Fe3O4负载量时，RF/Fe3O4对苯酚的降解性能随Fe3O4负载量的增加为先增加后降低。经过2次循环后，对苯酚的降解率由84%下降至77%，略有降低；后又经2次循环后，降解率基本不变，表明RF/Fe3O4具有很好的稳定性和可回收性。
2）当在pH=8.2弱碱环境下，经过4次循环后RF/Fe3O4仍具有较高的产双氧水性能，可实现对具有磁性的RF/Fe3O4产双氧水粉末的高效回收，极大地促进催化剂的分离，保证RF产双氧水的绿色环保。
参考文献
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[2]何晓海，提越，崔君泽，等.环境保护中的水污染治理措施[J].化工管理，2020（12）：57-58.
[3]张睿媛，王欣喻，惠玲，等.利用植物提取液制备铁基纳米粒子及其在水污染处理中的研究进展[J].环境化学，2022，41（2）：683-693.
[4]陈辉.工业水污染环境治理中的重金属监测与防治对策研究[J].山西化工，2022，42（9）：156-158.
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[6]李亚，巩冠群，张英杰，等.多孔碳材料在水污染处理过程中的应用[J].应用化工，2023，52（2）：524-528.
[7]于会娟，张英杰，权泓.碳改性光催化材料在水污染治理中的应用[J].工业水处理，2023，43（8）：38-47.
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