本发明属于难降解有机污染物降解技术领域，具体涉及一种纳米磁珠催化双氧水降解碱性品红的方法。
背景技术：
碱性品红是一种三苯甲烷染料，广泛应用于工业印染。染料废水是水体污染的重要源头之一，有机染料废水中的化合物普遍具有有机物含量高、组成复杂、ph值变化大和生物难降解等诸多特点，若未经处理排放或处理不达标，将严重威胁人类及水生动植物的健康，造成不可预计的后果，因此设计一种降解碱性品红的方法具有极其重要的意义。传统的染料废水处理技术，都还存在一定的缺陷，如电fenton氧化法，虽然有所需仪器设备简单、实验条件温和、设备简便及降解效率高等优点，但是易造成二次污染，且要求为酸性环境；臭氧氧化法，操作简便，无二次污染，但成本较高，因此，研究开发低成本高效率且可靠的染料废水处理技术一直以来都备受广大研究者的关注。
纳米磁珠又称磁性微球，是由磁性载体和功能基团或有机与无机材料所构成的球型磁性材料。纳米磁珠因其优越的外加磁场响应性及高比表面等特性，使其在废水处理中的应用非常广泛。制备的高磁性fe3o4纳米磁核由于具有易团聚和易氧化的缺点，通常需要对其表面进行改性修饰。根据对磁性载体表面改性的不同，可以分为无机改性和有机改性。无机改性主要包括sio2、tio2、au等，其中sio2因其独特的理化性质使之得到了研究者极大的关注，是当今磁性复合材料研究的热点之一，经改性sio2，不仅克服了fe3o4纳米磁核易团聚和易氧化的缺点，还保持了纳米磁核优良的磁响应性能，更是提高了其化学稳定性、生物兼容性以及热力学性质等，赋予了纳米磁珠一系列新的性能。
纳米磁珠结合二氧化硅的抗氧化及纳米磁核优良的磁响应性能，赋予其高比表面积、可再生和易分离的特性，使之作为催化剂在染料废水的处理方面展现了良好的应用前景。一方面纳米磁核fe3o4溶出的少量铁离子能够与h2o2形成fenton体系，使之能够大大加速染料废水的降解速度；另一方面纳米磁珠的高比表面积和对染料分子的微弱吸附、能够为h2o2降解染料废水提供了大的反应面积，同样可以加速染料分子的降解，因此，采用纳米磁珠作为催化剂，催化h2o2降解有机染料废水，不仅方案理论上切实可行，而且也将具有绿色经济的实用性，其研究成果有望开发快捷高效的有机染料废水处理新技术，在废水防治和环境科学领域具有重要的科学意义及应用价值。
技术实现要素：
本发明的旨在提供一种纳米磁珠催化双氧水降解碱性品红的方法，为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
本发明提供fe3o4@sio2纳米磁珠催化双氧水降解碱性品红的方法，包括以下步骤。
（1）配制1l1gl-1的碱性品红溶液，作为模拟废水母液标准溶液。本发明所用的不同浓度的模拟染料废水溶液，由上述标准溶液加去离子水稀释配制而成，浓度分别为1mgl-1、2mgl-1、3mgl-1、4mgl-1、5mgl-1、6mgl-1、7mgl-1。以去离子水作为参比，用紫外—可见分光光度计在400nm~700nm波长范围内扫描，选择最大吸收峰对应的波长作为工作波长，在选定的工作波长下测定上述各溶液的吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，作图并进行线性拟合，得到的拟合直线即为碱性品红溶液的标准曲线。
（2）配制一定浓度的碱性品红溶液25ml，加入适量自制的fe3o4@sio2，用盐酸溶液和氢氧化钠溶液通过ph计调节所需ph值，再加入适量的h2o2，一定时间后外加磁场分离出fe3o4@sio2，取适量上层清液，用紫外-可见分光光度计测定清液中碱性品红的浓度，据此计算碱性品红的脱色率，脱色率的计算公式为:脱色率η=(c0-ct)/c0×100%，其中:c0为碱性品红初始浓度，ct为任意时刻碱性品红的浓度。
（3）取适量上述中使用过的fe3o4@sio2于锥形瓶中，用去离子水洗涤上层清液至中性，外加磁场分离出fe3o4@sio2，60℃下真空干燥，即得再生催化剂。将再生的fe3o4@sio2加入25ml一定浓度碱性品红溶液中，用盐酸溶液和氢氧化钠溶液通过ph计调节所需ph值，再加入适量的h2o2，一定时间后外加磁场分离出fe3o4@sio2，取适量上层清液，用紫外-可见分光光度计测定清液中碱性品红的浓度，据此计算碱性品红的脱色率，重复使用5次，根据脱色率来判断fe3o4@sio2催化剂的再生性能。
附图说明
图1为碱性品红的标准曲线。
图2为h2o2降解碱性品红的紫外可见光谱图。
图3为h2o2降解碱性品红ln(c0/ct)与时间关系图。
图4为fe3o4@sio2催化h2o2降解碱性品红的紫外可见光谱图。
图5为fe3o4@sio2催化h2o2降解碱性品红的ln(c0/ct)与时间关系图。
图6为fe3o4@sio2再生次数与碱性品红的脱色率关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1碱性品红溶液标准曲线的测定
配制1l1gl-1的碱性品红溶液，作为模拟废水母液标准溶液。本发明所用的不同浓度的模拟染料废水溶液，由上述标准溶液加去离子水稀释配制而成，浓度分别为1mgl-1、2mgl-1、3mgl-1、4mgl-1、5mgl-1、6mgl-1、7mgl-1。以去离子水作为参比，用紫外—可见分光光度计在400nm—700nm波长范围内扫描，得到碱性品红溶液的最大吸收波长为542nm，在选定的工作波长下测定上述各溶液的吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，作图并进行线性拟合，得到的拟合直线即为碱性品红溶液的标准曲线。得到的标准曲线性关系为y=0.1501x+0.0079，r2=0.9992。
实施例2本发明所制fe3o4@sio2纳米磁珠催化性能的初步研究
为确定fe3o4@sio2纳米磁珠对h2o2降解碱性品红是否具有催化性能，利用紫外-可见分光光度计，分别对有无催化剂fe3o4@sio2纳米磁珠存在下h2o2降解碱性品红的过程进行对比研究，其中h2o2浓度为0.2mol·l-1，fe3o4@sio2浓度为0.06g·l-1，碱性品红浓度为10mg·l-1。
（1）未加任何催化剂时，h2o2在常温中性条件下降解碱性品红的过程
上述条件不变的情况下，h2o2降解碱性品红1h，脱色率达到96％。根据准一级动力学方程：ln(c0/ct)=kt，其中：c0为碱性品红初始浓度；ct为任意时刻的碱性品红浓度；k为降解速率。结合图1中所得碱性品红的标准曲线和图2中紫外可见光谱图中最大吸收峰所对应的吸光度值，可以计算出ct。通过以ln(c0/ct)为纵坐标，t为横坐标作图，线性拟合可以得到图3，可得到r2=0.9574，这表明ln(c0/ct)与时间呈良好的线性关系，该降解过程符合准一级动力学模型。同时，通过计算斜率可以得到，无催化剂时h2o2降解碱性品红的速率为0.053min-1。
（2）fe3o4@sio2催化h2o2降解碱性品红的过程
上述条件不变的情况下，h2o2降解品红1h，如图4所示。可以看出，加入催化剂后，h2o2降解碱性品红5min内脱色率就达到了97％，相比未加催化剂，其降解时间明显缩短。同（1），此处c0也为10mg·l-1，结合图1中所得碱性品红的标准曲线和图4紫外可见光谱图中最大吸收峰所对应的吸光度值，可以计算出ct。通过以ln(c0/ct)为纵坐标，t为横坐标作图，再线性拟合可以得到图5，可得到r2=0.9535，说明ln(c0/ct)与时间也呈良好的线性关系，加入催化剂后其降解过程仍符合准一级动力学模型。同样，通过计算斜率可以得到，加入fe3o4@sio2催化剂后，h2o2降解碱性品红的速率为0.56min-1，显然比不加催化剂时的降解速率要大得多。说明纳米磁珠具有良好的催化性能，可以有效催化h2o2快速降解碱性品红。
实施例3fe3o4@sio2纳米磁珠再生实验
考虑到中性条件下，碱性品红的降解率和降解速率已经很高，而前部分降解实验也都是在中性条件下进行的，因此再生实验中，仍选择中性条件，常温下加入0.15g·l-1再生的fe3o4@sio2，催化0.9mol·l-1的降解10mg·l-1的碱性品红溶液时。图6为fe3o4@sio2再生次数与碱性品红的脱色率关系图，从图可以看出fe3o4@sio2纳米磁珠在催化h2o2降解碱性品红在5min内脱色率依然能够达到90%以上，可知此时其催化性能依旧良好。说明自制的纳米磁珠fe3o4@sio2具有非常好的可再生性，多次循环使用后其催化性能仍得以保留。