流化床结晶法制备Cu5.5 Fe1 催化剂在类芬顿体系降解RB5偶氮染料中的应用研究

本研究针对印染废水中有机染料难降解问题，创新性地利用废水处理副产物制备Cu5.5 Fe1 双金属催化剂，构建可见光驱动的非均相类芬顿（photo-Fenton-like）体系。研究人员通过优化pH（6.5）、催化剂投加量（2 g/L）和H2 O2 用量（理论值80%），实现60分钟内活性黑5（RB5）完全脱色及96.9%矿化率，ESR检测证实·OH、·O2 - 和1 O2 的协同作用。该研究为工业含铁铜废料的资源化利用提供了新思路，推动循环经济发展。

　　

印染行业每年产生数百万吨含偶氮染料的废水，其中活性黑5（RB5）等染料不仅难以生物降解，其水解产物还可能诱发癌症和呼吸道疾病。传统处理方法如膜分离和化学混凝存在成本高、污泥处置难等问题，而均相芬顿技术又受限于pH适用范围窄和金属离子残留。如何开发高效稳定、适应近中性环境的催化剂，成为废水处理领域的关键挑战。

国立中兴大学的研究团队创新性地采用流化床均相结晶（FBHC）技术，将工业含铁铜废水转化为Cu_5.5
Fe₁
催化剂，用于可见光辅助的类芬顿体系降解RB5。研究发现，该催化剂在pH 6.5条件下表现出优于商业前驱体制备催化剂的性能，通过XPS证实其活性源于Fe(II)/Fe(III)和Cu(I)/Cu(II)的氧化还原循环。论文发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》，为工业废料的资源化利用提供了典范。

研究采用FBHC制备催化剂，通过XRD、FTIR、XPS和SEM-EDS表征材料特性；利用ESR结合DMPO/TEMP捕获剂鉴定自由基种类；系统考察pH、催化剂负载量、H₂
O₂
投加量等参数对降解效率的影响；通过循环实验评估催化剂稳定性。

Fe-Cu characterization synthesized using FBHC
XRD显示催化剂含Cu₂
O、CuCO₃
、CuO和FeOOH多相结构，FTIR在500 cm^-1
处检出Cu-O振动峰。SEM显示颗粒呈不规则多孔结构，XPS证实表面Fe(II)/Cu(I)占比达68.5%和72.3%，为自由基生成提供活性位点。

Conclusion
在pH 6.5、2 g/L催化剂和80%理论H₂
O₂
用量条件下，30分钟内实现97% RB5降解，矿化率达96.9%。ESR证实·OH和¹
O₂
是主要活性物种，而Cu(I)的存在显著抑制铁溶出（<1 mg/L）。催化剂经5次循环后效率仅降低8.7%，展现优异稳定性。

该研究突破传统芬顿技术需强酸环境的限制，首次实现FBHC制备的Cu-Fe催化剂在近中性条件下的高效应用。通过"以废治废"策略，不仅降低催化剂生产成本，还为工业重金属废水的增值利用开辟新途径。研究团队Ming-Chun Lu等人开发的工艺参数对工程化应用具有直接指导价值，尤其适合印染园区废水集中处理场景。