3. Results and discussion3.1. Chara

3. Results and discussion
3.1. Characterization of schwertmannite
The TEM image revealed the solids which were composed of
aggregates of spheroidal particles (Fig. 1a) [23–25]. The SEM image
(Fig. 1b) showed that the solids which were spherical particles
with specific morphology and their diameters were approximately
1000 nm [24,25]. The XRD pattern (Fig. 2) displayed eight characteristic
reflection peaks (d values: 5.10, 3.45, 2.55, 2.28, 1.95,
1.66, 1.51 and 1.46 Å), which showed a good matched with Joint
Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS 47-1775) database
(d values: 5.10, 3.40, 2.55, 2.28, 1.95, 1.67, 1.51 and 1.46 Å)
[19,24,26]. BET analysis with the results of 50.4 m2/g. The synthesized
schwertmannite composition can be represented as
Fe8O8(OH)4.98(SO4)1.51 as determined by ICP.
3.2. Effect of control experimental and schwertmannite dosage
In order to compare the effective degradation of nitrobenzene in
the schwertmannite Fenton reaction, controls (nitrobenzene,
nitrobenzene + schwertmannite, nitrobenzene + H2O2) were carried
out to investigate the potential losses of nitrobenzene due to
volatilization, adsorption and oxidative degradation by H2O2.
Fig. 3 showed that the degradation of nitrobenzene by the
schwertmannite Fenton reaction and the control experimental.
The removal of nitrobenzene in all control experiments were no
more than 10% for 5 h, indicating that the potential losses of
nitrobenzene by volatilization, adsorption were neglected during
the reaction. The results showed that no obvious oxidation of
nitrobenzene by H2O2 without schwertmannite. Approximately
92.5% of the nitrobenzene was degraded in the schwertmannite
Fenton system within 30 min. Thus, the results revealed that the
enhanced removal of nitrobenzene was attributed to the heterogeneous
Fenton-like process.
In the Fenton systems, catalyst dosage exerted a positive influence
in oxidative removal of compounds. The effect of the schwertmannite
dosage on the degradation of nitrobenzene was studied by
varying from 0.25 to 2.0 g/l. As shown in Fig. 3. It is observed that
the nitrobenzene removed rate increased with an increase addition
of schwertmannite, the equilibrium time was about 2, 1 and 0.5 h
for 0.25, 0.5 and 1.0 g/l schwertmannite dosage, respectively. The
results indicated that the degradation of the nitrobenzene in the
reaction was significantly influenced by the increasing amount of
active sites, which remained unsaturated during the Fenton
reaction for H2O2 decomposition [1,8,27,28].
However, the increase of catalyst dosage from 1.0 to 2.0 g/l did
not yield any significant increase of the oxidation rate. In the
Fig. 1. TEM (a) and SEM (b) images of schwertmannite.
Fig. 2. XRD pattern of schwertmannite.
Fig. 3. Effect of control experimental and schwertmannite dosage on the degradation
of nitrobenzene. Experimental conditions: [nitrobenzene]0 = 50 mg/l, [H2O2]0 =
500 mg/l and initial suspension pH = 3
previous study, though the excessive catalyst promotes the decomposition
of H2O2 but resulting in lower utilization of H2O2, which
attributed to the scavenger effect to reduce the reactive species
[2,15]. In the present study, we choose the optimum schwertmannite
dosage was 1.0 g/l for the rest of experiments.
3.3. Effect of nitrobenzene concentration
The effects of nitrobenzene concentration varying from 20 to
200 mg/l and the results were shown in Fig. 4. The rate of degradation
decreased with the increasing nitrobenzene concentration and
all nitrobenzene with tested concentration was almost completely
removed within 3 h in the presence of 1.0 g/l schwertmannite. The
increasing nitrobenzene concentration has little effect on nitrobenzene
final removal. As shown in the inset image of Fig. 4, the rate
constant of kinetics was 0.13 min1 for 100 mg/l nitrobenzene,
which is almost four times higher than that of 0.03 min1 for
200 mg/l nitrobenzene, respectively. Higher initial nitrobenzene
concentration would lead to the decrease of H2O2 decomposition
on the iron surface and thus prolong the reaction time [12,29].
The reasons were determined by the proper amount of hydroxyl
radicals generated, which suggesting that schwertmannite is an
efficient catalyst for the degradation of organic contaminants
assisted by H2O2.
3.4. Effect of pH
It is well known that pH is an important factor for catalyst surface
properties in aqueous solution [30]. Therefore, it is necessary
to examine the influence of pH on catalytic oxidation. The solution
pH mainly affected the surface charge of catalyst, which affected
the decomposition of H2O2 to produce hydroxyl radicals.
Therefore, it would directly influence the removal of contaminant
[18]. Fig. 5 showed the effect of initial pH on the oxidation of
nitrobenzene. It is clearly observed that the degradation efficiency
of nitrobenzene decreased when the pH increased from 4.0 to 6.0.
For instance, nitrobenzene was almost completely removed after
30 min reaction at an initial pH 3.0. Nevertheless, the degradation
of nitrobenzene was sharp low down when the initial pH was over
5.0. Only approximately 10% and 2% of nitrobenzene were
degraded by the end of 5 h reaction time at initial pH 5.0 and
6.0, respectively. It could be supported that iron dissolution was
obtained 18.3 mg/l at pH value of 3.0 and 5.2 mg/l at pH value of
5.0 (data not shown), respectively. However, at pH 2.0, the removal
of nitrobenzene also decreased, which revealed that the scavenging
effect of hydroxyl radicals by hydrion, and the result was consistent
with Hsueh study [16]. Thus, there exist an optimal pH value,
a low acidity such as pH 3.0, is beneficial to degrade nitrobenzene
in the presence of schwertmannite due to the high yield of decomposition
of H2O2 by iron dissolution, resulting in more hydroxyl
radicals to form [31]. The decomposition of H2O2 showed that only
15.6% H2O2 was decomposed at pH 5.0 in 8 h. Meanwhile, 60.7%
decomposition of H2O2 was achieved at pH 3.0 in 8 h (data not
shown). Based on the effect of initial pH on the reaction, it is concluded
that the inducing reaction at a low initial pH is important
for the degradation of nitrobenzene.
3.5. Effect of H2O2 concentration
The effect of the H2O2 concentration on the degradation of
nitrobenzene was shown in Fig. 6. As expected, the removal of
nitrobenzene enhanced along with increasing H2O2 concentration
which due to the improvement of the hydroxyl radicals generated.
After 1 h, both solutions were over 90% removal rate can be obtained.
However, a slight decrease was observed when the H2O2 concentration
was further increased to 2000 mg/l. Moreover, it has
Fig. 4. Effect of nitrobenzene concentration on the degradation of nitrobenzene.
Experimental conditions: [H2O2]0 = 500 mg/l, [sch.]0 = 1 g/l and initial suspension
pH = 3.
Fig. 5. Effect of initial pH on the degradation of nitrobenzene. Experimental
conditions: [nitrobenzene]0 = 50 mg/l, [H2O2]0 = 500 mg/l and [sch.]0 = 1 g/l.
Fig. 6. Effect of H2O2 concentration on the degradation of nitrobenzene.
Experimental conditions: [nitrobenzene]0 = 50 mg/l, [sch.]0 = 1 g/l and initial suspension
pH = 3
been reported that H2O2 was related to both hydroxyl radicals
production and consumption, which would like to produce perhydroxyl
radicals, HO2
(Eq. (2)) and the same observation have been
made by Choi, Luo [17,32], HO2

oxidation potential were much
smaller than hydroxyl radicals [7], which could caused the oxidation
rate to drop [12,16]. The self-scavenging effect caused by the
increasing concentration of H2O2 seemed to be insignificant in
the Fenton system [2,33].
3.6. Stability and reusability of schwertmannite
The stability and reusability of schwertmannite catalyst was
investigated by successive batches degradation of nitrobenzene.
After each experiment, the catalyst was separated by a simple precipitation
and be used without further treatment. It was found that
schwertmannite could be reutilized for at least 5 cycles and the
reused catalyst almost retained the catalytic activity as high as
96%, which suggests that the schwertmannite exhibited good
reusability after repeatedly removing nitrobenzene (Fig. 7).
Moreover, as seen in the two XRD spectra (Fig. 2), though the
XRD pattern of schwertmannite used 5 cycles showed the slight
corrosion phenomenon of the catalyst after oxidation reaction,
the small amount of phase transformation indicated the catalyst
was still stable in a Fenton-like process. The above results indicated
that schwertmannite had an excellent long-term stability.
3.7. Mechanism of schwertmannite catalyzed oxidation
In order to investigate the mechanism of nitrobenzene degradation,
methanol was chosen as an effective radical scavengers to
identify if the hydroxyl radicals type reaction [34]. In addition,
the concentration of total aqueous Fe, aqueous Fe(II) were measured
at each interval time. Fig. 8 showed that in the presence of
methanol the removal rate of nitrobenzene was significantly
decreased, which indicated that the free radicals characteristics
were the main active species during the Fenton reaction. When
8% methanol (volume fraction) was added caused a reduction of
70% in the removal of catalytic oxidation. The degradation of
nitrobenzene was completely inhibited after 20% methanol was
added. Similar results have been reported by Wang [21]. The
results demonstrated that nitrobenzene was enhanced degradation
by H2O2 decomposition which generates more hydroxyl radicals in
the schwertmannite Fenton system.
The concentration of ion leaching and H2O2 decomposition
were also observed, the results were showed in Fig. 9. The iron ions
concentration initially increased in the system because aqueous Fe
(II) was gradually released into the solution from the schwertmannite
surface with the substantial consumption of H2O2 to form
hydroxyl radicals [17,35]. The concentration of Fe(II) at 30 min
increased and then decreased. The catalytic degradation of
nitrobenzene was accompanied

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3. ผลลัพธ์ และสนทนา3.1. คุณสมบัติของ schwertmanniteรูปยการเปิดเผยของแข็งซึ่งมีส่วนประกอบของรวมของปริมาณอนุภาค (Fig. 1a) [23-25] รูป SEM(Fig. 1b) พบว่าของแข็งที่อนุภาคทรงกลมได้สัณฐานวิทยาการและความสมมาตรได้ประมาณ1000 nm [24,25] รูปแบบการ XRD (Fig. 2) แสดงลักษณะแปดพีคส์สะท้อน (ค่า d: 5.10, 3.45, 2.55, 2.28, 1.951.66, 1.51 และ 1.46 Å), ซึ่งแสดงให้เห็นว่าดีจับคู่กับผู้ร่วมคณะกรรมการมาตรฐานการเลี้ยวเบนผง (JCPDS 1775 แอดเด 47) ฐานข้อมูล(ค่า d: 5.10, 3.40, 2.55, 2.28, 1.95, 1.67, 1.51 และ 1.46 Å)[19,24,26] วิเคราะห์ BET กับผล 50.4 m2/g การสังเคราะห์สามารถแสดงองค์ประกอบ schwertmannite เป็นFe8O8 (OH) 4.98 (SO4) 1.51 ICP3.2. ผลของการทดลองควบคุมและขนาด schwertmanniteการย่อยสลายมีประสิทธิภาพของ nitrobenzene ในการเปรียบเทียบschwertmannite ปฏิกิริยา Fenton ควบคุม (nitrobenzenenitrobenzene schwertmannite, nitrobenzene + H2O2) ได้ดำเนินการออกไปตรวจสอบการสูญเสียที่อาจเกิดขึ้นของ nitrobenzene เนื่องvolatilization ดูดซับ และย่อยสลาย oxidative โดย H2O2Fig. 3 พบว่าการลดประสิทธิภาพของ nitrobenzene โดยschwertmannite ปฏิกิริยา Fenton และควบคุมการทดลองเอาของ nitrobenzene ในการทดลองควบคุมทั้งหมดไม่กว่า 10% สำหรับ 5 h เพื่อระบุว่า การสูญเสียที่อาจเกิดขึ้นของnitrobenzene โดย volatilization ดูดซับได้ที่ไม่มีกิจกรรมในระหว่างการปฏิกิริยาการ ผลพบว่าไม่เกิดออกซิเดชันที่ชัดเจนของnitrobenzene โดย H2O2 โดย schwertmannite ประมาณ92.5% ของ nitrobenzene ได้เสื่อมโทรมในการ schwertmanniteระบบ Fenton ภายใน 30 นาที ดัง เปิดเผยผลลัพธ์ที่จะเอาเพิ่มของ nitrobenzene ถูกบันทึกที่แตกต่างกันFenton เช่นกระบวนการในระบบ Fenton ขนาด catalyst นั่นเองอิทธิพลในการกำจัดสารประกอบ oxidative ผลของการ schwertmanniteปริมาณในการย่อยสลายของ nitrobenzene ถูกศึกษาโดยแตกต่างจาก 0.25 ใน 2.0 g/l ตามที่แสดงใน Fig. 3 คือสังเกตที่nitrobenzene เอาอัตราเพิ่มกับเพิ่มขึ้นของ schwertmannite เวลาสมดุลกำลัง 2, 1 และ 0.5 h0.25, 0.5 และ 1.0 g/l ขนาด schwertmannite ตามลำดับ ที่ระบุผลลัพธ์ที่ลดประสิทธิภาพของ nitrobenzene ในการปฏิกิริยาได้รับเพิ่มขึ้นจำนวนอย่างมีนัยสำคัญใช้งานเว็บไซต์ ที่ยังคงอยู่ในระดับที่สมระหว่าง Fenton ในปฏิกิริยาการแยกส่วนประกอบของ H2O2 [1,8,27,28]อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นของปริมาณเศษจาก 1.0 ไปยัง 2.0 g/l ได้ไม่ผลตอบแทนใด ๆ เพิ่มอัตราการเกิดออกซิเดชัน ในFig. 1 ยการ (ก) และ SEM (ข) ภาพของ schwertmanniteFig. 2 รูปแบบ XRD ของ schwertmanniteFig. 3 ผลของการทดลองควบคุมและขนาด schwertmannite ในการย่อยสลายของ nitrobenzene เงื่อนไขการทดลอง: [nitrobenzene] 0 = 50 mg / l, [H2O2] 0 =500 mg/l และค่า pH เริ่มต้นระงับ = 3ก่อนหน้านี้ศึกษา แม้ว่าการเน่าส่งเสริม catalyst มากเกินไปของ H2O2 ในล่างใช้ H2O2 ซึ่งบันทึกผลสัตว์กินของเน่าลดชนิดปฏิกิริยา[2,15] การศึกษาปัจจุบัน เราเลือก schwertmannite เหมาะสมขนาด 1.0 g/l สำหรับส่วนเหลือของการทดลองได้3.3. ผลของความเข้มข้น nitrobenzeneผลของความเข้มข้น nitrobenzene ที่แตกต่างจาก 20 ไป200 mg/l และผลลัพธ์ถูกแสดงใน Fig. 4 อัตราการสลายตัวลดลงกับความเข้มข้น nitrobenzene เพิ่มขึ้น และnitrobenzene ทั้งหมด มีความเข้มข้นที่ทดสอบได้เกือบหมดลบภายใน 3 h ในต่อหน้าของ schwertmannite 1.0 g/l ที่เพิ่มความเข้มข้นของ nitrobenzene มีผลน้อยกับ nitrobenzeneสุดท้ายเอาไว้ ดังแสดงในรูปแทรก Fig. 4 อัตราค่าคงที่ของจลนพลศาสตร์ 0.13 min 1 สำหรับ nitrobenzene 100 mg/lซึ่งเป็นเกือบสี่ครั้งสูงกว่าที่ 0.03 นาที 1 สำหรับnitrobenzene 200 mg/l ตามลำดับ Nitrobenzene เริ่มต้นสูงสมาธิจะนำไปสู่การลดลงของ H2O2 แยกส่วนประกอบบนเหล็กพื้นผิว และยืดเวลาปฏิกิริยา [12,29] ดัง นั้นสาเหตุถูกกำหนดตามจำนวนที่เหมาะสมของไฮดรอกซิลอนุมูลสร้าง schwertmannite ที่ที่แนะนำคือการcatalyst มีประสิทธิภาพในการย่อยสลายของอินทรีย์สารปนเปื้อนความช่วยเหลือ โดย H2O23.4. ผลของ pHมันเป็นที่รู้จักว่า pH เป็นปัจจัยสำคัญสำหรับผิว catalystคุณสมบัติในการละลาย [30] ดังนั้น จำเป็นตรวจสอบอิทธิพลของค่า pH บนตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน การแก้ปัญหาค่า pH ส่วนใหญ่ได้รับผลกระทบค่าผิวของ catalyst ซึ่งได้รับผลกระทบการเน่าของ H2O2 ผลิตอนุมูลไฮดรอกซิลดังนั้น มันจะตรงมีผลต่อการกำจัดสารปนเปื้อน[18] . fig. 5 แสดงผลของ pH เริ่มต้นในการเกิดออกซิเดชันของnitrobenzene มันชัดเจนสังเกตที่ประสิทธิภาพการย่อยสลายของ nitrobenzene ลดลงเมื่อ pH เพิ่มขึ้นจาก 4.0 6.0เช่น nitrobenzene ถูกเกือบหมดเอาออกหลังจากปฏิกิริยา 30 นาทีที่มีค่า pH เริ่มต้น 3.0 อย่างไรก็ตาม การย่อยสลายของ nitrobenzene มีความคมชัดต่ำลงเมื่อ pH เริ่มต้นได้5.0 เพียง ประมาณ 10% และ 2% ของ nitrobenzene ได้เสื่อมโทรม โดยจุดสิ้นสุดของเวลาปฏิกิริยา 5 h ที่ pH เริ่มต้น 5.0 และ6.0 ตามลำดับ สามารถสนับสนุนเหล็กยุบได้รับ 18.3 mg/l ค่า pH 3.0 และ 5.2 mg/l ค่า pH ของ5.0 (ข้อมูลไม่แสดง), ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ที่ pH 2.0 การกำจัดของ nitrobenzene ที่ยัง ลดลง ที่ว่า การ scavengingผลของอนุมูลไฮดรอกซิล โดย hydrion และผลสอดคล้องกันมีนายเหวยเซียะศึกษา [16] ดังนั้น มีค่า pH ที่เหมาะสมว่าต่ำเช่น pH 3.0 เป็นประโยชน์การ nitrobenzeneในต่อหน้าของ schwertmannite เนื่องจากผลตอบแทนสูงของแยกส่วนประกอบของ H2O2 โดยเหล็กยุบ เกิดไฮดรอกซิลเพิ่มเติมอนุมูลฟอร์ม [31] การเน่าของ H2O2 แสดงเท่านั้น15.6% H2O2 ถูกย่อยสลายไปที่ pH 5.0 ใน 8 h ในขณะเดียวกัน 60.7%แยกส่วนประกอบของ H2O2 สำเร็จที่ pH 3.0 ใน 8 h (ข้อมูลไม่แสดง) ขึ้นอยู่กับผลของ pH เริ่มต้นปฏิกิริยา มันจะสรุปว่าปฏิกิริยา inducing ที่ pH เริ่มต้นต่ำสุดที่สำคัญการสลายตัวของ nitrobenzene3.5. ผลของความเข้มข้นของ H2O2ผลของความเข้มข้นของ H2O2 ในการย่อยสลายของnitrobenzene แสดงใน Fig. 6 เป็นที่คาดการณ์ การกำจัดของnitrobenzene เพิ่มพร้อมกับการเพิ่มความเข้มข้นของ H2O2ซึ่งจากการพัฒนาของอนุมูลไฮดรอกซิลที่สร้างขึ้นหลังจาก 1 h ทั้งสองวิธีได้กว่า 90% สามารถรับเอาอัตราการอย่างไรก็ตาม การลดลงเล็กน้อยที่สังเกตได้เมื่อความเข้มข้นของ H2O2เพิ่มเติมขึ้นไป 2000 mg/l นอกจากนี้ มีFig. 4 ผลของความเข้มข้นของ nitrobenzene ในการสลายตัวของ nitrobenzeneเงื่อนไขการทดลอง: [H2O2] 0 = 500 mg / l, [sch.] 0 = 1 g / l และระงับการเริ่มต้นpH = 3Fig. 5 ผลของ pH เริ่มต้นในการสลายตัวของ nitrobenzene ทดลองเงื่อนไข: [nitrobenzene] 0 = 50 mg / l, [H2O2] 0 = 500 mg / l และ [sch.] 0 = 1 g / lFig. 6 ผลของความเข้มข้นของ H2O2 ในการสลายตัวของ nitrobenzeneเงื่อนไขการทดลอง: [nitrobenzene] 0 = 50 mg / l, [sch.] 0 = 1 g / l และระงับการเริ่มต้นpH = 3รายงานว่า H2O2 เกี่ยวข้องกับอนุมูลทั้งไฮดรอกซิลผลิตและ ซึ่งต้องการผลิต perhydroxylอนุมูล HO2 (Eq. (2)) และเก็บข้อมูลเดียวกันได้โดย Choi, Luo [17,32], HO2ออกซิเดชันเป็นไปได้มากมีขนาดเล็กกว่าอนุมูลไฮดรอกซิล [7], ซึ่งอาจเกิดการออกซิเดชันอัตราการปล่อย [12,16] ผล scavenging ด้วยตนเองที่เกิดจากการเพิ่มความเข้มข้นของ H2O2 ที่ดูเหมือน จะไม่สำคัญในระบบ Fenton [2,33]3.6 การเสถียรภาพและ reusability schwertmanniteความมั่นคงและ reusability เศษ schwertmanniteตรวจสอบ ด้วยชุดต่อการสลายตัวของ nitrobenzeneหลังจากการทดลองแต่ละ catalyst ถูกคั่น ด้วยฝนง่ายและสามารถใช้ได้โดยไม่ต้องเพิ่มเติมการรักษา จะพบว่าschwertmannite ที่สามารถ reutilized สำหรับรอบที่ 5 และนำเศษเกือบเก็บกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาสูงถึง96% เห็นว่า schwertmannite ที่จัดแสดงดีreusability หลังซ้ำ ๆ เอา nitrobenzene (Fig. 7)นอกจากนี้ กับสอง XRD แรมสเป็คตรา (Fig. 2), แม้ว่าการรูปแบบการ XRD ของ schwertmannite ใช้ 5 รอบเล็กน้อยแสดงให้เห็นปรากฏการณ์กัดกร่อนเศษหลังจากที่ปฏิกิริยาออกซิเดชันcatalyst ที่ระบุจำนวนขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยยังคงมีเสถียรภาพในกระบวนการเช่น Fenton ระบุผลลัพธ์ข้างต้นschwertmannite ที่มีเคเบิ้ลได้3.7. กลไกของ schwertmannite กระบวนเกิดออกซิเดชันการตรวจสอบกลไกการสลายตัวของ nitrobenzeneเมทานอลได้รับเลือกเป็น scavengers รุนแรงที่มีประสิทธิภาพเพื่อระบุถ้าอนุมูลไฮดรอกซิลชนิดปฏิกิริยา [34] นอกจากนี้ความเข้มข้นของ Fe อควีรวม Fe(II) สเอาท์ที่วัดในแต่ละช่วงเวลา พบว่าหน้า 8 fig.เมทานอลอัตราเอา nitrobenzene ถูกมากที่ลดลง ระบุที่ลักษณะอนุมูลอิสระมีชนิดงานหลักระหว่างปฏิกิริยา Fenton เมื่อมีเพิ่มสาเหตุการลดลงของเมทานอล 8% (ปริมาณเศษ)70% ในการกำจัดของตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน ย่อยสลายของnitrobenzene ทั้งหมดถูกห้ามหลังจากเมทานอล 20% ได้เพิ่ม มีการรายงานผลที่คล้ายกัน โดยวัง [21] ที่แสดงผล nitrobenzene ที่มีราคาลดพิเศษโดยแยกส่วนประกอบของ H2O2 ซึ่งสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลเพิ่มเติมในschwertmannite ระบบ Fentonความเข้มข้นของไอออนที่ละลายและแยกส่วนประกอบของ H2O2ยังสุภัค ผลลัพธ์ได้แสดงให้เห็นว่าใน Fig. 9 กันเหล็กความเข้มข้นเริ่มต้นเพิ่มขึ้นในระบบเนื่องจาก Fe อควี(II) ที่ค่อย ๆ ปล่อยโซลูชั่นจาก schwertmanniteผิว ด้วย H2O2 ใช้พบกับแบบฟอร์มไฮดรอกซิลอนุมูล [17,35] ความเข้มข้นของ Fe(II) ใน 30 นาทีเพิ่มขึ้น และลดลงแล้ว การลดประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาพร้อมกับ nitrobenzene

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3. ผลการอภิปรายและ
3.1 ลักษณะของ schwertmannite
ภาพ TEM
เปิดเผยของแข็งที่ประกอบด้วยมวลของอนุภาคทรงกลม(รูป. 1a) [23-25] ภาพ SEM
(รูป. 1 ข)
แสดงให้เห็นว่าของแข็งซึ่งเป็นอนุภาคทรงกลมที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่เฉพาะเจาะจงและขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของพวกเขาประมาณ
1,000 นาโนเมตร [24,25] รูปแบบ XRD. (รูปที่ 2)
ที่แสดงแปดลักษณะยอดสะท้อน(งค่า: 5.10, 3.45, 2.55, 2.28, 1.95,
1.66, 1.51 และ 1.46 Å)
ซึ่งแสดงให้เห็นว่าดีจับคู่กับร่วมคณะกรรมการผงมาตรฐานการเลี้ยวเบน(JCPDS 47 -1775) ฐานข้อมูล
(งค่า: 5.10, 3.40, 2.55, 2.28, 1.95, 1.67, 1.51 และ 1.46 Å)
[19,24,26] การวิเคราะห์การพนันที่มีผลการ 50.4 m2 / g สังเคราะห์องค์ประกอบ schwertmannite สามารถแสดงเป็น Fe8O8 (OH) 4.98 (SO4) 1.51 ที่กำหนดโดย ICP. 3.2 ผลของการควบคุมการทดลองและ schwertmannite เพื่อเปรียบเทียบการย่อยสลายที่มีประสิทธิภาพของ nitrobenzene ในปฏิกิริยาschwertmannite เฟนตันควบคุม (nitrobenzene, nitrobenzene + schwertmannite, nitrobenzene + H2O2) ได้ดำเนินการออกไปตรวจสอบความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นของnitrobenzene เนื่องจากการระเหยการดูดซับและการย่อยสลายโดยการออกซิเดชั่ H2O2. รูป 3 แสดงให้เห็นว่าการย่อยสลายของ nitrobenzene โดยที่schwertmannite เฟนตันปฏิกิริยาและการควบคุมการทดลอง. กำจัดของ nitrobenzene ในการทดลองควบคุมไม่เกิน10% เป็นเวลา 5 ชั่วโมงแสดงให้เห็นว่าการสูญเสียที่อาจเกิดขึ้นจากnitrobenzene โดยการระเหยการดูดซับถูกทอดทิ้งในช่วงปฏิกิริยา ผลการศึกษาพบว่าไม่มีการเกิดออกซิเดชันที่ชัดเจนของnitrobenzene โดย H2O2 โดยไม่ต้อง schwertmannite ประมาณ92.5% ของ nitrobenzene ถูกย่อยสลายใน schwertmannite ระบบเฟนตันภายใน 30 นาที ดังนั้นผลการศึกษาพบว่าการกำจัดที่เพิ่มขึ้นของ nitrobenzene ถูกนำมาประกอบกับการที่แตกต่างกันกระบวนการเฟนตันเหมือน. ในระบบเฟนตันปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่กระทำมีอิทธิพลเชิงบวกในการกำจัดออกซิเดชันของสาร ผลของ schwertmannite ปริมาณในการย่อยสลายของ nitrobenzene ถูกศึกษาที่แตกต่างกัน0.25-2.0 กรัม / ลิตร ดังแสดงในรูป 3. สังเกตว่าnitrobenzene อัตราลบออกเพิ่มขึ้นด้วยนอกจากนี้การเพิ่มขึ้นของschwertmannite เวลาสมดุลประมาณ 2, 1 และ 0.5 ชั่วโมงสำหรับ0.25, 0.5 และ 1.0 กรัม / ลิตรปริมาณ schwertmannite ตามลำดับ ผลการชี้ให้เห็นว่าการย่อยสลายของ nitrobenzene ในการเกิดปฏิกิริยาได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญตามจำนวนเงินที่เพิ่มขึ้นของเว็บไซต์ที่ใช้งานซึ่งยังคงอยู่ในช่วงไม่อิ่มตัวเฟนตันปฏิกิริยาสำหรับการสลายตัวH2O2 [1,8,27,28]. อย่างไรก็ตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา 1.0-2.0 กรัม / ลิตรไม่ได้ผลใดๆ ที่เพิ่มขึ้นอย่างมากของอัตราการเกิดออกซิเดชัน ในรูป 1. TEM (ก) และ SEM (ข) ภาพ schwertmannite. รูป 2. รูปแบบ XRD ของ schwertmannite. รูป 3. ผลของการควบคุมการทดลองและ schwertmannite ในการย่อยสลายของnitrobenzene เงื่อนไขการทดลอง: [nitrobenzene] 0 = 50 mg / l [H2O2] 0 = 500 mg / l และค่า pH ระงับเริ่มต้น = 3 ศึกษาก่อนหน้านี้แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่มากเกินไปส่งเสริมการสลายตัวของ H2O2 แต่ส่งผลให้การใช้ประโยชน์จากการลดลงของ H2O2 ซึ่งประกอบเพื่อผลที่เน่าเพื่อลดปฏิกิริยาชนิด[2,15] ในการศึกษาปัจจุบันเราเลือกที่เหมาะสม schwertmannite ปริมาณเป็น 1.0 กรัม / ลิตรสำหรับส่วนที่เหลือของการทดลอง. 3.3 ผลของความเข้มข้น nitrobenzene ผลของความเข้มข้นที่แตกต่างกัน nitrobenzene ที่จะ 20 จาก200 มก / ลิตรและผลที่ได้รับการแสดงในรูป 4. อัตราการย่อยสลายลดลงมีความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นและnitrobenzene nitrobenzene ทั้งหมดที่มีความเข้มข้นของการทดสอบได้เกือบสมบูรณ์ลบออกภายใน3 ชั่วโมงในการปรากฏตัวของ 1.0 g / l schwertmannite เข้มข้น nitrobenzene ที่เพิ่มขึ้นมีผลเพียงเล็กน้อยต่อ nitrobenzene กำจัดขั้นสุดท้าย ดังแสดงในภาพภาพประกอบของรูป 4 อัตราคงที่ของจลนศาสตร์เป็น0.13 นาที 1 100 mg / l nitrobenzene, ซึ่งเป็นเกือบสี่ครั้งสูงกว่า 0.03 นาที? 1 200 mg / l nitrobenzene ตามลำดับ nitrobenzene เริ่มต้นสูงกว่าความเข้มข้นที่จะนำไปสู่การลดลงของการย่อยสลายH2O2 บนพื้นผิวเหล็กและทำให้ยืดเวลาการเกิดปฏิกิริยา [12,29]. เหตุผลที่ถูกกำหนดโดยปริมาณที่เหมาะสมของไฮดรอกซิอนุมูลสร้างซึ่งชี้ให้เห็นว่า schwertmannite เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสลายตัวของสารปนเปื้อนอินทรีย์ช่วยเหลือจาก H2O2. 3.4 ผลของพีเอชเป็นที่รู้จักกันดีว่าค่าความเป็นกรดเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับผิวตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีสรรพคุณในการแก้ปัญหาน้ำ[30] ดังนั้นจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อตรวจสอบอิทธิพลของ pH ต่อการเกิดออกซิเดชันตัวเร่งปฏิกิริยา การแก้ปัญหาค่า pH ส่วนใหญ่ได้รับผลกระทบค่าใช้จ่ายพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งได้รับผลกระทบจากการสลายตัวของH2O2 ในการผลิตอนุมูลมักซ์พลังค์. ดังนั้นจึงจะมีอิทธิพลโดยตรงกำจัดสารปนเปื้อน[18] รูป 5 แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของ pH เริ่มต้นในการเกิดออกซิเดชันของnitrobenzene มันเป็นที่สังเกตเห็นได้อย่างชัดเจนว่ามีประสิทธิภาพการย่อยสลายของ nitrobenzene ลดลงเมื่อค่าความเป็นกรดเพิ่มขึ้น 4.0-6.0. ยกตัวอย่างเช่น nitrobenzene ถูกลบออกเกือบสมบูรณ์หลังจาก30 นาทีปฏิกิริยาที่ pH เริ่มต้น 3.0 อย่างไรก็ตามการย่อยสลายของ nitrobenzene ได้คมชัดต่ำลงเมื่อ pH เริ่มต้นถูกกว่า 5.0 มีเพียงประมาณ 10% และ 2% ของ nitrobenzene ถูกสลายตัวโดยจุดสิ้นสุดของ5 ชั่วโมงเวลาปฏิกิริยาที่ pH เริ่มต้น 5.0 และ6.0 ตามลำดับ มันอาจจะได้รับการสนับสนุนที่สลายตัวเหล็กที่ได้รับ 18.3 mg / l ที่ค่าพีเอช 3.0 และ 5.2 mg / l ที่ค่าพีเอชของ 5.0 (ไม่ได้แสดงข้อมูล) ตามลำดับ แต่ที่ pH 2.0 การกำจัดของnitrobenzene ลดลงซึ่งเผยให้เห็นว่าการขับผลกระทบของอนุมูลไฮดรอกโดยhydrion และผลที่สอดคล้องกับการศึกษาHsueh [16] ดังนั้นจึงมีอยู่ค่าพีเอชที่เหมาะสม, ความเป็นกรดต่ำเช่นค่า pH 3.0 เป็นประโยชน์ต่อการลด nitrobenzene ในการปรากฏตัวของ schwertmannite เนื่องจากอัตราผลตอบแทนสูงจากการสลายตัวของH2O2 จากการสลายตัวเหล็กส่งผลให้ไฮดรอกซิเพิ่มเติมอนุมูลในรูปแบบ[31] . การสลายตัวของ H2O2 พบว่ามีเพียง15.6% H2O2 ถูกย่อยสลายที่ pH 5.0 ใน 8 ชั่วโมง ในขณะที่ 60.7% การสลายตัวของ H2O2 ก็ประสบความสำเร็จที่ pH 3.0 ใน 8 ชั่วโมง (ข้อมูลไม่แสดง) ขึ้นอยู่กับผลของ pH เริ่มต้นในการเกิดปฏิกิริยาก็สรุปได้ว่าการกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาที่พีเอชเริ่มต้นต่ำเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการย่อยสลายของ nitrobenzene ได้. 3.5 ผลของความเข้มข้นของ H2O2 ผลของความเข้มข้นในการย่อยสลาย H2O2 ของnitrobenzene ก็แสดงให้เห็นในรูป 6. เป็นที่คาดหวังการกำจัดของnitrobenzene ที่เพิ่มขึ้นพร้อมกับความเข้มข้นของ H2O2 ที่เพิ่มขึ้นซึ่งเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของอนุมูลมักซ์พลังค์ที่สร้าง. หลังจาก 1 ชั่วโมง, การแก้ปัญหาทั้งสองได้มากกว่าอัตราการกำจัด 90% สามารถรับได้. แต่ลดลงเล็กน้อยเมื่อพบว่า ความเข้มข้นของ H2O2 ได้เพิ่มขึ้นอีกถึง 2000 มิลลิกรัม / ลิตร นอกจากนี้ยังมีรูป 4. ผลของความเข้มข้น nitrobenzene ในการย่อยสลายของ nitrobenzene ได้. เงื่อนไขการทดลอง: [. SCH] [H2O2] 0 = 500 mg / l, 0 = 1 กรัม / ลิตรและระงับเริ่มต้นค่าpH = 3 รูป 5. ผลของ pH เริ่มต้นในการย่อยสลายของ nitrobenzene การทดลองเงื่อนไข: [nitrobenzene] 0 = 50 mg / l [H2O2] 0 = 500 mg / l และ [SCH.] 0 = 1 กรัม / ลิตร. รูป 6. ผลของความเข้มข้นของ H2O2 ในการย่อยสลายของ nitrobenzene ได้. เงื่อนไขการทดลอง: [nitrobenzene] 0 = 50 mg / l [. SCH] 0 = 1 กรัม / ลิตรและระงับเริ่มต้นค่าpH = 3 รับรายงานว่า H2O2 ที่เกี่ยวข้องกับไฮดรอกทั้ง อนุมูลผลิตและการบริโภคที่ต้องการที่จะผลิตperhydroxyl อนุมูล HO2? (สม. (2)) และการสังเกตเดียวที่ได้รับการทำโดยChoi, Luo [17,32] HO2? ที่มีศักยภาพการเกิดออกซิเดชันได้มากขนาดเล็กกว่าอนุมูลไฮดรอกซิ [7] ซึ่งอาจจะก่อให้เกิดการออกซิเดชั่อัตราจะลดลง[12,16] ผลตนเองขับที่เกิดจากความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นของ H2O2 ดูเหมือนจะไม่มีนัยสำคัญในระบบเฟนตัน[2,33]. 3.6 ความเสถียรและสามารถนำมาใช้ schwertmannite เสถียรภาพและสามารถนำมาใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา schwertmannite ได้รับการตรวจสอบโดยการย่อยสลายสำหรับกระบวนการต่อเนื่องของnitrobenzene. หลังจากการทดสอบแต่ละตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกแยกจากกันโดยการตกตะกอนที่เรียบง่ายและถูกนำมาใช้โดยไม่ต้องรักษาต่อไป มันก็พบว่าschwertmannite อาจจะ reutilized เป็นเวลาอย่างน้อย 5 รอบและตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำกลับมาใช้เกือบจะยังคงเร่งปฏิกิริยาสูงถึง96% ซึ่งแสดงให้เห็นว่า schwertmannite แสดงที่ดีสามารถนำมาใช้หลังจากที่ถอดnitrobenzene ซ้ำ ๆ (รูปที่. 7). นอกจากนี้เท่าที่เห็น ในสเปกตรัมสอง XRD (รูปที่. 2) แม้ว่ารูปแบบXRD ของ schwertmannite ใช้ 5 รอบแสดงให้เห็นเล็กน้อยปรากฏการณ์การกัดกร่อนของตัวเร่งปฏิกิริยาหลังจากการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่, จำนวนเงินขนาดเล็กของการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนการระบุตัวเร่งปฏิกิริยายังคงมีเสถียรภาพในกระบวนการเฟนตันเหมือน. ผลดังกล่าวข้างต้นแสดงให้เห็นว่ามี schwertmannite ดีมั่นคงในระยะยาว. 3.7 กลไกของการเกิดออกซิเดชัน schwertmannite เร่งเพื่อที่จะตรวจสอบกลไกของการย่อยสลายnitrobenzene ที่เมทานอลได้รับเลือกให้เป็นผู้ดักจับอนุมูลมีประสิทธิภาพในการระบุว่าอนุมูลไฮดรอกซิพิมพ์ปฏิกิริยา[34] นอกจากนี้ความเข้มข้นของน้ำรวมเฟ, น้ำ Fe (II) มีการวัดในแต่ละช่วงเวลา รูป 8 แสดงให้เห็นว่าในการปรากฏตัวของเมทานอลอัตราการกำจัดของnitrobenzene อย่างมีนัยสำคัญลดลงซึ่งแสดงให้เห็นว่าลักษณะอนุมูลอิสระที่เป็นสายพันธุ์ที่ใช้งานหลักในช่วงปฏิกิริยาเฟนตัน เมื่อเมทานอล 8% (ปริมาตร) ถูกบันทึกที่เกิดจากการลดลงของ 70% ในการกำจัดของการเกิดออกซิเดชันตัวเร่งปฏิกิริยา การย่อยสลายของnitrobenzene ถูกยับยั้งอย่างสมบูรณ์หลังจากเมทานอล 20% ได้รับการเพิ่ม ผลที่คล้ายกันได้รับรายงานจากวัง [21] ผลแสดงให้เห็นว่า nitrobenzene ปรับปรุงการย่อยสลายโดยการย่อยสลายH2O2 ซึ่งจะสร้างอนุมูลไฮดรอกในschwertmannite ระบบเฟนตัน. ความเข้มข้นของการชะล้างไอออนและการสลายตัว H2O2 ยังถูกตั้งข้อสังเกตผลได้แสดงให้เห็นในรูป 9. ไอออนเหล็กเพิ่มความเข้มข้นครั้งแรกในระบบเพราะน้ำFe (II) ได้รับการปล่อยตัวค่อยๆเป็นวิธีการแก้ปัญหาจาก schwertmannite ที่พื้นผิวที่มีการบริโภคที่สำคัญของH2O2 ที่จะสร้างอนุมูลไฮดรอกซิ[17,35] ความเข้มข้นของ Fe (II) วันที่ 30 นาทีที่เพิ่มขึ้นและลดลงแล้ว การย่อยสลายเร่งปฏิกิริยาของnitrobenzene ที่มาพร้อมกับ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3 . ผลและการอภิปราย
3.1 . คุณสมบัติของ schwertmannite
เต็มๆ ภาพที่พบของแข็ง ซึ่งประกอบด้วยกลุ่มของอนุภาค spheroidal
( รูปที่ 1A ) [ 23 – 25 ] โดย SEM ภาพ
( รูปที่ 1A ) พบว่า อนุภาคของแข็งซึ่งมีสัณฐานทรงกลม
เฉพาะและขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ
1000 nm [ 24,25 ] การวิเคราะห์รูปแบบ ( รูปที่ 2 ) แสดงลักษณะ
8ยอดการสะท้อน ( D ค่า : 5.10 , 3.45 2.55 , 2.28 , 1.95 ,
1.66 , 1.51 และ 1.46 Å ) ซึ่งพบว่าดี จับคู่กับคณะกรรมการร่วม
ตามมาตรฐานเลนส์ผง ( jcpds 47-1775 ) ฐานข้อมูล
( D ค่า : 5.10 , 3.40 , 2.55 , 2.28 , 1.95 , 1.67 , 1.51 และ 1.46 Å )
[ 19,24,26 ] เดิมพันกับผลวิเคราะห์ 50.4 ตารางเมตร ต่อ กรัม ได้
schwertmannite องค์ประกอบที่สามารถแสดงเป็น
fe8o8 ( OH ) 4.98 ( ปา )51 ตามที่กำหนดโดย ICP .
2 . ผลของการควบคุมการทดลองและ schwertmannite ยา
เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการย่อยสลายของไนโตรเบนซิน
schwertmannite ปฏิกิริยาเฟนตัน , การควบคุม ( ไนโตรเบนซินไนโตรเบนซินไนโตรเบนซิน schwertmannite
, ,
H2O2 ) ครั้งนี้เพื่อศึกษาการสูญเสียศักยภาพของไนโตรเบนซิน เนื่องจากการระเหย

,การดูดซับและการออกซิเดชันโดย H2O2
รูปที่ 3 พบว่า การย่อยสลายของไนโตรเบนซินด้วย
schwertmannite ปฏิกิริยาเฟนตันและการควบคุมการทดลอง .
เอาไนโตรเบนซีนในการทดลองควบคุมไม่มี
มากกว่า 10 % เป็นเวลา 5 ชั่วโมง ระบุว่า การสูญเสียศักยภาพของไนโตรเบนซินโดยตากสมอง

ถูกละเลยในการดูดซับ , ปฏิกิริยาผลการศึกษาพบว่าไม่ชัด การออกซิเดชันของ
ไนโตรเบนซินโดย H2O2 โดยไม่ schwertmannite . ประมาณ
92.5% ของไนโตรเบนซิน ระบบการย่อยสลายในเฟนตัน schwertmannite
ภายใน 30 นาที จึงพบว่า
เพิ่มการกำจัดไนโตรเบนซินประกอบกับข้อมูลกระบวนการเฟนตันชอบ
.
ในเฟนตันระบบ ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาเป็น
มีอิทธิพลทางบวกนั่นเองในการเกิดออกซิเดชันของสารประกอบ ผลของ schwertmannite
ยาในการย่อยสลายของไนโตรเบนซินศึกษาโดย
แตกต่างจาก 0.25 ถึง 2.0 กรัมต่อลิตร ดังแสดงในรูปที่ 3 มันเป็นที่สังเกตว่า
ไนโตรเบนซินออกอัตราเพิ่มขึ้นนอกจากนี้
ของ schwertmannite , สมดุล เวลาก็ประมาณ 2 , 1 และ 0 H
สำหรับ 0.25 , 0.5 และ 1.0 กรัม / ลิตร schwertmannite ครั้ง )
ผลการศึกษาพบว่า การย่อยสลายของไนโตรเบนซีนใน
ปฏิกิริยาที่มีอิทธิพลอย่างมาก โดยปริมาณที่เพิ่มขึ้นของ
งานเว็บไซต์ ซึ่งยังคงไม่อิ่มตัวในปฏิกิริยาเฟนตันสำหรับการย่อยสลาย 1,8,27,28 H2O2
[ ]
แต่การเพิ่มขึ้นของปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาจาก 1.0 ถึง 2.0 g / l
ไม่มีผลตอบแทนใด ๆได้เพิ่มขึ้นอย่างมากการออกซิเดชัน อัตรา ใน
รูปที่ 1TEM และ SEM ( ก ) ( ข ) ภาพ schwertmannite .
รูปที่ 2 วิเคราะห์รูปแบบของ schwertmannite .
รูปที่ 3 ผลของการควบคุมการทดลองและ schwertmannite ยาในการย่อยสลาย
ของไนโตรเบนซิน . เงื่อนไขการทดลอง : [ ไนโตรเบนซิน ] 0 = 50 mg / l , [ แบตเตอรี่ ] 0 =
500 มิลลิกรัมต่อลิตรและ pH = 3
เริ่มต้นระงับการศึกษาก่อนหน้า ถึงแม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาการสลายตัว
มากเกินไป )ของแบตเตอรี่ แต่เป็นผลในการลดการใช้ H2O2 ซึ่ง
ประกอบกับผลของการลดปฏิกิริยาชนิด
[ 2,15 ] ในการศึกษาครั้งนี้เราเลือกใช้ยาที่ schwertmannite
เหมาะสม 1.0 กรัม / ลิตรสำหรับส่วนที่เหลือของการทดลอง .
3 . ผลของความเข้มข้นของไนโตรเบนซิน
ผลของความเข้มข้นของไนโตรเบนซินแตกต่างจาก 20

200 มก. / ล. และผลลัพธ์ที่ได้แสดงในรูปที่ 4อัตราการย่อยสลาย
ลดลงความเข้มข้นของไนโตรเบนซินและไนโตรเบนซินกับการทดสอบทั้งหมดของ

ลบออกเกือบหมดภายใน 3 ชั่วโมง ในการปรากฏตัวของ 1.0 กรัม / ลิตร schwertmannite .
เพิ่มความเข้มข้นของไนโตรเบนซินมีผลเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับไนโตรเบนซิน
สุดท้ายเอา ดังแสดงในรูปที่ 4 ใส่ภาพ อัตราคงที่ของจลนศาสตร์
0 .