400UV Degradation kinetics of sodium alginate via sono-Fenton, photo-Fenton and sono-photo-Fenton methods in the presence of TiO2 nanoparticles
作者单位：Degradation kinetics of sodium alginate via sono-Fenton, photo-Fenton and sono-photo-Fenton methods in the presence of TiO2 nanoparticles
发表期刊：Polymer Degradation and Stability
关键词：
海藻酸钠
降解动力学
芬顿过程
超声 - 光 - 芬顿
二氧化钛纳米颗粒
摘要：
采用超声 - 光 - 芬顿、超声 - 芬顿和光 - 芬顿方法结合非均相二氧化钛纳米颗粒研究海藻酸钠（NaAlg）的降解，并探讨其动力学机制。实验结果表明，NaAlg降解的反应级数（n）为0.51，且光催化降解的程度会随着二氧化钛纳米颗粒的负载量增加而增加。同时，随着催化剂浓度从0.05增加到0.5g/L，降解速率常数（k）减小。此外，通过傅里叶变换红外光谱（FT - IR）、1H核磁共振光谱（1H NMR）和X射线衍射分析（XRD）对降解后的NaAlg结构进行了表征。FT - IR和1H NMR光谱结果表明，在芬顿体系的强氧化作用下，NaAlg结构中的C2 - C3键断裂，分子内形成酯。总的来说，二氧化钛纳米颗粒存在下的超声 - 光 - 芬顿过程可以为将NaAlg降解为低分子量物质提供一种有效的方法。
二氧化钛纳米颗粒存在下，声纳- fenton、光- fenton 和声纳-光- fenton 法降解海藻酸钠的动力学研究
海藻酸盐是一种从天然褐藻中提取的丰富多糖，由（1 - 4）连接的β - D - 甘露糖醛酸（M）和α - L - 古洛糖醛酸（G）组成。该共聚物由M（M - 块）和G（G - 块）残基序列与MG序列（MG - 块）交错组成。共聚物的来源和种类在共聚物组成、序列和分子量方面有所不同。海藻酸盐是一种无毒、可生物降解的碳水化合物聚合物，作为一种功能性生物聚合物，在从药物到商品化学品等各种应用中受到了相当大的关注。这些功能取决于M/G的比例和海藻酸盐的分子量。考虑到海藻酸盐的重要性，学者们应该开发一系列不同分子量的海藻酸盐。
海藻酸钠因其成胶和成膜特性以及膳食纤维功能而广泛应用于食品和制药行业。海藻酸钠低聚体组分具有生物活性功能，包括刺激双歧杆菌和植物的生长以及预防高血压。因此，低分子量低聚体被应用于生物医学和农业领域。
海藻酸钠（NaAlg）可以通过不同的水解方法轻易降解，如酸水解、氧化降解、酶水解和辐射降解。声光催化方法具有高效、能处理大量样品、设备易得、无副产物等优点。将超声波（US）与紫外线照射相结合已被用于增强聚合物的整体降解。超声波促进化学反应的能力可归因于声空化。空化产生振动波能量、空化界面处的剪切应力以及局部高压和高温。这些因素主要导致聚合物的降解。空化热解可能产生羟基自由基和氢原子，随后形成过氧化氢，促进聚合物降解。
二氧化钛纳米颗粒因其有利的带隙、大表面积和无毒性而成为有前途且研究深入的高效光催化剂。在超声过程中，二氧化钛颗粒可能通过为气泡形成提供额外的核来增强降解。此外，已经开发了一种有效的芬顿辅助二氧化钛光催化复合工艺，并在降解染料废水方面取得了相当大的进展。芬顿氧化可以利用•OH自由基的高反应性诱导氧化。在更先进的过程中，•OH自由基可以通过伽马辐射、微波、脉冲电子束和高铁酸盐试剂产生。
近年来，许多研究小组研究了声光催化降解各种有机物和染料的方法。研究人员还研究了该组合方法对水溶性聚合物降解的影响。Taghizadeh等人研究了二氧化钛纳米颗粒存在下壳聚糖声光催化降解的动力学。到目前为止，关于NaAlg声光催化降解的动力学模型鲜有报道。Yang等人首次研究了使用过氧化氢降解海藻酸盐衍生的聚甘露糖醛酸块，并通过凝胶色谱分离低聚甘露糖醛酸。
本工作旨在通过声光催化辅助芬顿过程研究高分子量NaAlg的降解，并建立该反应的动力学模型。该动力学模型可以为优化处理条件提供基本视角和定量工具。我们采用初始反应速率来计算速率方程并评估降解各个步骤中的速率系数。还评估了纳米二氧化钛浓度对光 - 芬顿和超声 - 光 - 芬顿处理中NaAlg降解的影响。此外，研究并比较了不同降解过程的协同效应与单独效应。
