超音波強化型熱/FeO@AC装置における活性過硫酸塩によるAcid Red 73の分解

Degradation of Acid Red 73 by Activated Persulfate in a Heat/FeO@AC System with Ultrasound Intensification.

• Liyan Liu
• Chao Yang
• Wei Tan
• Yang Wang

抄録

本研究は、アゾ染料Acid Red 73(AR73)を含む排水の過硫酸塩/熱/FeO@AC/超音波(US)による分解効率を調べることを目的としたものである。過硫酸塩/熱/FeO@AC系に超音波を導入することで、キャビテーションによる物理的・化学的効果により反応速度が大幅に向上した。温度,初期pH,過硫酸ナトリウム用量,触媒用量,AR73の初期濃度,超音波の周波数とパワー,自由ラジカル消光剤などの様々なパラメータを調査した。最適条件は、AR73 50 mg/L、PS 7.5 mmol/L、触媒投与量2 g/L、超音波周波数80 kHz、音響密度5.4 W/L、温度50℃、pH無調整とした。最適な条件で10分以内にほぼ100%の脱色が達成された。他のいくつかの類似研究とは異なり、反応はラジカル支配的な方法ではなく、むしろ主な反応種としてOを持っていた。リサイクルおよび再利用性試験の結果、調製した FeO@AC 触媒の優位性が確認された。本研究は、繊維水の廃熱を過硫酸塩活性剤として利用するだけでなく、エタノールなどの一般的なラジカル消去剤が存在する複雑な環境にも適用可能な迅速な脱色法を実現した。

This work aimed to investigate the degradation efficiency of waste water with an azo dye, Acid Red 73 (AR73), by persulfate/heat/FeO@AC/ultrasound (US). The introduction of ultrasound into the persulfate/heat/FeO@AC system greatly enhanced the reaction rate because of the physical and chemical effects induced by cavitation. Various parameters such as temperature, initial pH, sodium persulfate dosage, catalyst dosage, initial concentration of AR73, ultrasonic frequency and power, and free-radical quenching agents were investigated. The optimal conditions were determined to be AR73 50 mg/L, PS 7.5 mmol/L, catalyst dosage 2 g/L, ultrasound frequency 80 kHz, acoustic density 5.4 W/L, temperature 50 °C, and pH not adjusted. Nearly, 100% decolorization was achieved within 10 min under optimal conditions. Different from some other similar research studies, the reaction did not follow a radical-dominating way but rather had O as the main reactive species. The recycling and reusability test confirmed the superiority of the prepared FeO@AC catalyst. The research achieved a rapid decolorization method not only using waste heat of textile water as a persulfate activator but also applicable to a complex environment where common radical scavengers such as ethanol exist.

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