基于Fe-MIL-88(A)/氧化石墨烯复合催化剂的电芬顿法处理纺织废水研究

纺织工业废水因含难降解有毒染料对环境构成严重威胁。本研究通过水热法合成MIL-88A(Fe)/rGO复合催化剂，结合电芬顿(EF)工艺优化pH(5)、时间(60 min)、催化剂(0.61 g/L)和Na2 S2 O8 (0.017 M)等参数，实现COD去除率78%，BOD降低73%，为绿色处理工业废水提供新策略。

　　

纺织工业是全球水污染的主要源头之一，其废水中含有大量难以降解的偶氮和蒽醌类染料，不仅造成水体着色，还会引发皮肤刺激、内分泌紊乱等健康风险。传统生物处理法对这些顽固污染物束手无策，而臭氧氧化虽有效但成本高昂，芬顿工艺又会产生大量铁污泥。如何开发高效、环保的废水处理技术，成为环境工程领域的重大挑战。

针对这一难题，来自伊斯法罕的研究团队创新性地将金属有机框架材料MIL-88A(Fe)与氧化石墨烯(GO)复合，构建出具有高比表面积和三维孔结构的MIL-88A(Fe)/rGO纳米催化剂。该材料通过水热法合成，其中MIL-88A(Fe)以富马酸为连接体形成八面体三聚体结构，其亲水性优于对苯二甲酸连接的MIL-88(B)变体。研究采用电芬顿(EF)工艺，以钛/石墨电极替代传统铁电极，避免铁离子二次污染，同时利用GO的导电性加速电子传递，显著提升Fe³⁺
/Fe²⁺
循环效率。

关键技术包括：(1)通过FE-SEM/TEM确认催化剂呈梭形纳米棒结构(310-462 nm)；(2)XPS证实Fe³⁺
均匀分布在复合材料中；(3)BET分析显示复合材料比表面积达9.939 m²
/g，比单一组分提高14%；(4)响应面法(RSM)优化工艺参数；(5)生态毒性测试采用植物干重分析法评估处理水安全性。

表征结果显示：FT-IR在570 cm^-1
处检出Fe-O键振动峰，XRD在11.15°(100晶面)显示特征峰，证实材料成功合成。Raman的I_D
/I_G
比值从GO的0.81增至复合物的0.93，表明结构缺陷增加有利于催化活性。

工艺优化发现：酸性环境(pH=5)最利于SO₄
^•ˉ
生成，过量Fe²⁺
会淬灭自由基。控制Na₂
S₂
O₈
浓度为0.017 M可避免副反应S₂
O₈
^2-

• SO₄
  ^•ˉ
  → SO₄
  ^2-
  。对比实验显示，无曝气或无电流时效率分别降至53%和32%，证实EF工艺需多因素协同。

处理效果显示：在最优条件下，纺织废水COD从2150 mg/L降至473 mg/L，浊度降低98%，油酯去除率89%。ICP检测到157 ppm铁离子泄漏，既参与催化又避免过量沉淀。催化剂循环4次后效率仅下降17%，显示良好稳定性。

生态评估通过配对T检验(p>0.05)证实处理水对植物生长无显著影响，满足农灌标准。该研究为纺织废水处理提供了兼具高效性(能耗3.67 kWh/g CODr)和环境友好性的解决方案，其复合材料设计思路可拓展至其他难降解有机废水处理领域。论文发表于《Water Resources and Industry》，为工业废水治理提供了理论和技术双重创新。