多相类芬顿纳米催化剂铁酸铋降解木素模型物

多相类芬顿纳米催化剂铁酸铋降解木素模型物环保与综合利用79PaperandPaperMakingVol.34No.8Aug2015基金项目：国家自然科学基金（31300494），湖北省自然科学基金青年基金（2014CFB586）；湖北省教育厅青年人才项目（Q20131402）；湖北工业大学博士启动金项目（BSQD12037和BSQD13008）。作者简介：安俊健先生(1979-)，讲师，博士，主要研究方向：制浆造纸工艺，环境化学；联系电话：027-88023359，E-mail:anjunjian0000@163.com。通讯作者：王鹏先生（1979-），副教授，博士，研究方向：植物纤维资源化学；联系电话：15927030439，E-mail:ahwp1234@163.com。制浆造纸废水处理方法主要有物理法、化学法、生物法和高级氧化技术等。其中物理法（如微波法和超声波法等）能耗较高，并且降解效率不高[1]；化学法（如加氢还原法、催化氧化法和电化学法等）则普遍存在对反应条件要求苛刻、降解速率慢和难以工业化等问题[2-4]；而生物法中降解菌的培养要求较高、重复性较差，实际应用受到一定的限制[5,6]。相比较而言，高级氧化技术降解效率较高、成本低廉，具有明显的优势和良好的应用价值。同时也应看到，高级氧化技术中的均相Fenton反应中对pH值要求较高（pH<3），而且反应过程中会造成铁离子的损失并产生铁泥，从而增加了物力和人力的处理成本。近年来，人们越来越关注多相类Fenton催化剂。多相Fenton反应体系解决了产生铁泥的问题，而且催化剂还可能回收，但催化反应的效率偏低。因此，开发催化效率较高的多相Fenton或类Fenton催化剂，在高效降解污染物的同时，还能高效回收并重复使用，从而降低处理成本，具有非常重要的理论和实际应用意义。我们曾发现，钙钛矿型氧化物铁酸铋（BiFeO3）具有非常高的多相类Fenton催化活性，可以高效降解染料和四溴双酚A等污染物[7,8]，而且该催化剂有磁性，结构稳定，便于回收以重复使用。本研究选取与木素结构单元相似的物质阿魏酸(其分子结构如图1所示)作为模型污染物，利用铁酸铋催化产生的强氧化性活性物种对上述污染物进行降解，从而考察其处理制浆造纸废水中木素等化合物的可行性，并研究了不同反应条件对其降解效率的影响以及该催化剂的回收可利用性。1实验