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酚类化合物作为一类重要的化学工业基本原料,被应用于各种工业制造中,在焦化、煤气、化工等行业中都会产生大量含酚废水,是一类典型的有机污染物。由于含酚废水来源广、数量大、危害强,其处理技术已经成为研究热点。传统含酚废水处理方法费用高、耗时长、操作繁琐,甚至会造成二次污染[1]。生物酶具有对环境友好、条件温和、催化效率高等优点,但天然生物酶获取困难、价格昂贵、较易失活,使其在实际应用中受到限制,因而模拟酶的研究引发了人们的广泛兴趣。天然氯化血红素是卟啉铁配合物,大量存在动物的血液中,被广泛用作过氧化物模拟酶用于化学动力学[2]及分析化学[3]等研究领域。由于天然血红素主要吸收紫外光,限制了其在处理污水方面的应用。为了增加血红素对太阳光的利用率、提高其催化活性,本文分别从影响卟啉催化活性的因素考虑合成了三种不同的负载型金属卟啉仿酶催化剂,并对其进行了表征以及性能评价。首先催化剂的制备:影响金属卟啉催化活性的因素主要包括轴向配体、中心金属离子和外围取代基团[4],本文首先以天然血红素为原料,通过机械研磨法合成了咪唑轴向五配位的双配体配合物;然后以天然血红素为原料,通过脱铁酯化、酯解和键合金属离子等过程合成了不同中心金属离子的金属卟啉;最后以四-(4-磺酸基苯基)卟啉为原料,通过键合铁离子合成了四-(4-磺酸基苯基)卟啉铁。由于金属卟啉配合物在水中易团聚,导致其催化活性下降,因此本文合成了高分子纤维素磁微球载体,并以三聚氯氰为桥联剂将不同金属卟啉负载到载体表面合成了三种不同的负载型金属卟啉仿酶催化剂。其次催化剂的表征:采用U-3900H型UV-Vis测试分析催化剂的吸光特性;采用NICOLET370型FT-IR对催化剂进行红外光谱分析;采用Varian-700型ICP-OES对中心金属离子含量进行定量分析;采用Philips Tacnai G2F20型TEM观测催化剂的形貌;采用Q50型TGA对催化剂进行热重分析;采用LDJ9600型VSM测试催化剂的磁滞回线。通过以上分析方法充分说明本文成功合成了三种颗粒均匀、磁饱和强度高的负载型仿酶催化剂。最后催化剂的性能评价:在模拟太阳光照射下,以水中溶解氧为氧化剂,对苯二酚(HQ)为底物,考察了不同催化剂对酚类有机物污染物的降解效果。结果表明,配体改性血红素的仿酶催化剂用量0.2g·L-1、HQ初始浓度20mg·L-1及pH值为6的条件下,光照6h后HQ的降解率达到96.97%,催化剂重复使用8次后,降解率仍可达88%以上;不同中心金属离子改性血红素仿酶催化剂的催化活性顺序为:锌卟啉>钴卟啉>镍卟啉>铜卟啉,当负载型锌卟啉仿酶催化剂加入量为20mg、HQ初始浓度为20mg· L-1、溶液pH=6.5及光催化反应时间为6h时,HQ的降解率达到95.52%,重复使用8次后降解率仍达到86.32%;四(-4-磺酸基苯基)卟啉铁仿酶催化剂加入量为20mg、HQ初始浓度为20mg·L-1、溶液pH=6及反应时间为6h时,HQ的降解率达到92.27%,重复使用8次后降解率下降为76.77%。同时通过向反应体系中加入捕获剂的方法,对不同催化剂光催化降解对苯二酚的机理进行了初步研究。