甲基橙作為一種偶氮染料,是印染廢水的主要成分之一。目前,處理偶氮染料時(shí)光催化法和高級氧化技術(shù)是最為常用的方法。然而目前光催化技術(shù)和高級氧化技術(shù)都存在能耗較高,反應時(shí)間較長(cháng)等問(wèn)題,而目前已經(jīng)有學(xué)者在研究染料的還原脫色反應。因此,本研究以甲基橙為模擬廢水,模擬印染廢水多為酸性條件,研究了不同pH條件下,甲基橙的脫色率,以及反應的動(dòng)力學(xué)方程,該研究為印染廢水的還原脫色提高了理論依據以及應用參考。
一、實(shí)驗
1.1 試劑與儀器
Ni-Al合金,氫氧化鈉(國藥集團),無(wú)水乙醇(國藥集團),硫酸亞鐵(國藥集團),硼氫化鈉(國藥集團)。
紫外可見(jiàn)分光光度計(日本島津公司),分析天平(上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司)。
1.2 實(shí)驗方法
1.2.1 RaneyNi骨架制備
2g雷尼鎳-鋁合金過(guò)120目篩,緩慢滴加20mL6mol/LNaOH,之后超聲15min,接著(zhù)升溫至353K,保持2.5h,N2保護,反應完后洗至中性,再用無(wú)水乙醇洗3~5次。
1.2.2 RaneyNi-Fe催化劑
移取Fe2+濃度為24mg/L的硫酸亞鐵溶液10mL,加入RaneyNi骨架中,配置0.8MNaBH4,滴加到上述混合液當中,超聲,反應大約持續15min。制得RaneyNi-Fe催化劑,通過(guò)原子吸收測定準確比例。
二、結果與討論
2.1 RaneyNi-Fe催化劑表征
如圖1可知,XRD結果可見(jiàn)Fe的(110)、(200)和(211))晶面非常明顯。表面在進(jìn)行負載反應后,Fe已經(jīng)成功負載到RaneyNi表面。通過(guò)原子吸收測定負載率為40%。
2.2 不同pH值下的甲基橙脫色反應
本研究實(shí)驗了不同pH值下的甲基橙脫色反應。通過(guò)紫外可見(jiàn)分光光度法進(jìn)行甲基橙脫色分析,根據紫外可見(jiàn)光譜全波長(cháng)掃描結果,由圖2可知,466nm處是最大吸收波長(cháng)。根據466nm處的吸光度和標準濃度做標準曲線(xiàn),計算出甲基橙的脫色率,在11min后脫色率達到99%以上。
2.3 不同pH下甲基橙脫色符合一級反應速率方程
如圖3可知,由不同pH下的吸光度和甲基橙標準曲線(xiàn),計算出甲基橙的濃度,根據濃度和時(shí)間進(jìn)行方程擬合,此反應符合一級反應方程,將lnC0/Ct~t作圖,得出速率常數。其中pH=1.3(a),pH=2.7(b),如下圖所示,k1=0.2675(a),k2=0.2014(b)。
三、結論
本研究運用雷尼鎳-鐵合金催化劑(RaneyNi-Fe)作為甲基橙廢水的快速還原脫色劑,模擬印染廢水的酸性環(huán)境,11min脫色率在99%以上。在pH=1.3和pH=2.7條件下,該還原脫色反應符合動(dòng)力學(xué)一級反應方程。本研究為甲基橙廢水脫色反應提供了理論依據,在印染廢水脫色領(lǐng)域有廣泛的應用前景。( >
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