药品：甲基橙(MO)，过硫酸氢钾(PMS)，氧化锆(ZrO₂)、无水乙醇、四氧化三铁(Fe₃O₄)、人造沸石等。上述所有试剂均购自阿拉丁化学试剂有限公司且均为分析级试剂，所有实验均使用去离子水。

设备：DZF-6050真空干燥箱、FA1004电子天平、JK-100超声波清洗器、移液枪、JJ-6B六联异步电动搅拌器、UV-5100紫外分光光度计等。

将沸石、Fe₃O₄和ZrO₂以3:2:2的质量比混合，配制为混合物料。采用100 mL的钢罐，钢球为球磨介质，在球料比为10:1的条件下，将一定质量的物料与30 mL的无水乙醇混合后，通过高能球磨法制备了锆掺杂磁性沸石(ZFZ)。

使用扫描电子显微镜(SEM，ZEISS SUPRA 40，德国)对样品的表面形貌进行表征，样品的磁性能通过振动样品磁力仪(VSM，HH-20，中国)进行分析。

分别配制浓度为0、2、4、6、8、10 mg/L的MO溶液，在波长为464 nm的条件下检测溶液的吸光度，记录数据并绘制散点图，拟合得到MO的标准曲线，y = 0.04343 + 0.08201x，R² = 0.99997，见 图1 。

将200 mL浓度为25 mg/L的MO溶液加入250 mL烧杯内，采用搅拌器恒速搅拌，温度控制在25℃，同时加入ZFZ和PMS后开始计时，在一定间隔时间内，取出3 mL试样并立即使用0.1 mL甲醇MeOH (100 mmol/L)淬灭反应，使用紫外分光光度计检测反应后MO溶液的吸光度，通过标准曲线计算反应后MO溶液浓度。

采用扫描电子显微镜(SEM)对制备的ZFZ进行样貌分析，见 图2 ，发现沸石颗粒变小，表面变粗糙，可能是球磨破坏了沸石原来的表面结构。同时mapping图显示出样品中含有Zr、Fe、O、Al和Si元素，表明样品制备成功。

沸石本身是没有磁性的，通过磁滞回线图，见 图3 ，可以发现制备的样品具有磁性，说明Fe₃O₄和沸石复合在一起，并且室温铁磁性能够达到25.5 emu/g，尽管该值小于Fe₃O₄的室温铁磁性，但磁性足以进行有效的磁分离。

制备的ZFZ的催化性能通过不同体系中MO的降解率进行对比评价，见 图4 。反应60分钟后单独的ZFZ和PMS对MO的降解率分别为18.23%和34.04%。在没有催化剂的条件下，PMS的对MO的降解率相对较低。在同时存在ZFZ和PMS的反应体系中，MO的降解率可达到63.57% (ZFZ = 0.1 g/L、PMS = 0.05 mmol、pH = 7)。这表明ZFZ可以有效催化PMS，显著地提高PMS的氧化能力。

研究发现，PMS的用量对MO的降解有着直接影响，见 图5 。当PMS添加量为0.5 mmol/L、1.0 mmol/L、1.5 mmol/L、2.0 mmol/L、2.5 mmol/L时，60 min内MO的降解率分别为60.59%、61.59%、62.57%、62.23%、63.21%。随着PMS用量的增加，MO的降解率也在逐渐地提高。但用量超过1.5 mmol/L时，MO的降解率提升得并不明显，考虑到实际应用，故后续实验中选用浓度为1.5 mmol/L作为PMS用量。

如 图6 所示，催化剂的用量对MO的降解率也有显著影响。当催化剂添加量从0.05 g/L增加到0.25 g/L时，60 min内MO的降解率分别为64.57%、67.25%、74.66%、70.75%、68.3%。随着催化剂用量的增加，MO的降解率先增加再减小。催化剂用量为0.15 g/L时，MO的降解率为74.66%，基于经济环保的角度，选择浓度0.15 g/L为催化剂最佳用量。

如 图7 所示，pH值同样会对催化剂的效果产生影响。在pH = 3时，MO的降解率为71.13%。随着pH值的升高，MO的降解率先升高后降低。当pH = 9时，MO的降解率达到了最高，为75.18%。结果表明，制备的催化剂ZFZ能够适用不同的pH范围，在弱酸弱碱条件下也有着不错的表现。

ZFZ具有一定的磁性，可以通过磁铁/磁场进行高效磁分离并且可以多次回收利用，对磁分离后的样品进行5次循环实验。如 图8 所示，5次循环实验后，MO的降解率仍可以达到71%，表明ZFZ具有良好的循环稳定性。

基于过硫酸盐的高级氧化技术是通过反应产生的具有强氧化性的活性物种来消除有机物，包括自由基途径和非自由基途径 [8] 。根据研究， ${\text{SO}}_4^{·-}$、•OH、 ${\text{O}}_2^{·-}$和¹O₂可能在PMS活化过程中发挥重要作用。为了了解活性氧的存在及其对MO降解的贡献，分别使用甲醇(MeOH)、叔丁醇(TBA)、对苯醌(p-BQ)和糠醇(FFA)作为捕获剂，分别快速猝灭 ${\text{SO}}_4^{·-}$、•OH、 ${\text{O}}_2^{·-}$和¹O₂。如 图9 所示，添加MeOH、TBA、p-BQ和FFA后，MO降解率从74.66%下降到70.32%、72.73%、39.46%和61.53%。说明p-BQ显著抑制了MO的降解，FFA对MO的降解也有一定的抑制作用。结果表明， ${\text{O}}_2^{·-}$和¹O₂在MO的催化降解过程中起主要作用 [9] - [11] 。