基于南苏拉威西天然蒙脱石负载ZnO光催化剂降解纺织废水中的亚甲基蓝和甲基橙染料研究

为解决纺织工业废水中有机染料污染问题，研究人员利用南苏拉威西天然蒙脱石(MMT)作为载体，通过湿法浸渍法合成ZnO/MMT光催化剂，用于降解亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)。结果表明，该催化剂在pH 5、0.2 g用量条件下，对MB和MO的降解率分别达99.35%和91.17%，且可重复使用4-3次。研究为低成本处理纺织染料废水提供了高效解决方案，具有重要环境应用价值。

　　

纺织工业废水中的有机染料污染是当前环境治理的重大挑战。这类含有亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)等染料的废水不仅难以生物降解，还具有致癌和致突变风险。传统处理方法如生物降解、膜分离等存在效率低、成本高等缺陷。半导体光催化技术因其高效、低耗等优势成为研究热点，但纯ZnO催化剂易团聚、难回收的问题制约其应用。针对这一难题，来自中国的研究团队创新性地利用印度尼西亚南苏拉威西特产的天然蒙脱石(MMT)作为载体，开发出高性能ZnO/MMT复合光催化剂，相关成果发表在《Results in Surfaces and Interfaces》上。

研究采用湿法浸渍法合成催化剂，通过X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和比表面积分析(BET)等技术系统表征材料特性。特别运用设计实验(DOE)方法优化降解条件，并通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析降解产物。

在材料表征方面，XRD证实ZnO呈六方纤锌矿结构，FTIR检测到465 cm^-1
处Zn-O特征峰。BET显示复合材料比表面积达131.55 m²
/g，孔径4.61 nm，属介孔材料。光学测试表明其带隙为2.54 eV，适合紫外光激发。

光降解实验通过方差分析(ANOVA)确定最佳条件：pH 5时，0.2 g催化剂在150分钟(MB)和180分钟(MO)照射下降解率最高，分别达99.35±0.22%和91.17±1.79%。电子空穴清除剂实验证实AgNO₃
作为电子捕获剂效果最佳，使MB降解率提升至98.23%。GC-MS分析发现染料分子被分解为小分子有机物，如m/z 270和169的碎片。

催化剂稳定性测试显示，经过4次(MB)和3次(MO)循环使用后，降解率仍保持86.98%和76.69%。FTIR和XRD表征表明循环使用后ZnO活性位点部分流失，但MMT骨架保持完整。实际废水处理实验证实，经催化处理后废水参数均达到印尼环境标准，其中MB浓度从0.8 mg/L降至0.3 mg/L。

该研究创新点在于首次利用南苏拉威西天然MMT作为ZnO载体，开发的复合材料兼具高催化活性和良好循环稳定性。相比同类研究，其降解效率显著提升，且原料成本低廉。研究不仅为解决纺织废水污染提供了新技术，也为天然矿物资源的高值化利用开辟了新途径。不足之处在于循环稳定性仍有提升空间，未来可通过金属掺杂等改性方法进一步优化性能。这些发现对推动绿色水处理技术发展和实现可持续发展目标具有重要意义。