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(yīng)時間較長等問題，而目前已經(jīng)有學(xué)者在研究染料的還原脫色反應(yīng)。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(yīng)的動力學(xué)方程，該研究為印染廢水的還原脫色提高了理論依據(jù)以及應(yīng)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(tuán))，無水乙醇(國藥集團(tuán))，硫酸亞鐵(國藥集團(tuán))，硼氫化鈉(國藥集團(tuán))。
紫外可見分光光度計(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120目篩，緩慢滴加20mL6mol/LNaOH，之后超聲15min，接著升溫至353K，保持2.5h，N2保護(hù)，反應(yīng)完后洗至中性，再用無水乙醇洗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(dāng)中，超聲，反應(yīng)大約持續(xù)15min。制得RaneyNi-Fe催化劑，通過原子吸收測定準(zhǔn)確比例。
二、結(jié)果與討論
2.1 RaneyNi-Fe催化劑表征
如圖1可知，XRD結(jié)果可見Fe的(110)、(200)和(211))晶面非常明顯。表面在進(jìn)行負(fù)載反應(yīng)后，F(xiàn)e已經(jīng)成功負(fù)載到RaneyNi表面。通過原子吸收測定負(fù)載率為40%。
2.2 不同pH值下的甲基橙脫色反應(yīng)
本研究實(shí)驗了不同pH值下的甲基橙脫色反應(yīng)。通過紫外可見分光光度法進(jìn)行甲基橙脫色分析，根據(jù)紫外可見光譜全波長掃描結(jié)果，由圖2可知，466nm處是最大吸收波長。根據(jù)466nm處的吸光度和標(biāo)準(zhǔn)濃度做標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算出甲基橙的脫色率，在11min后脫色率達(dá)到99%以上。
2.3 不同pH下甲基橙脫色符合一級反應(yīng)速率方程
如圖3可知，由不同pH下的吸光度和甲基橙標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算出甲基橙的濃度，根據(jù)濃度和時間進(jìn)行方程擬合，此反應(yīng)符合一級反應(yīng)方程，將lnC0/Ct～t作圖，得出速率常數(shù)。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(jié)論
本研究運(yùn)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(yīng)符合動力學(xué)一級反應(yīng)方程。本研究為甲基橙廢水脫色反應(yīng)提供了理論依據(jù)，在印染廢水脫色領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。( >
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