雷尼鎳-鐵合金催化劑催化印染廢水甲基橙脫色研究

摘要：隨著印染工業的快速發展，染料廢水已成為水污染的重要來源[1]。甲基橙作為一種代表性的印染廢水主要成分，很難自然降解，破壞生態平衡，對環境造成不良影響。本研究用雷尼鎳-鐵合金催化劑（Raney Ni-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境，達到甲基橙的快速脫色，酸性條件下，11min脫色率在99%以上，為有機印染廢水的處理提供一個快速脫色途徑。

關鍵詞：甲基橙;Raney Ni-Fe;脫色;催化

中圖分類號：X788 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）02-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.050

Abstract：With the rapid development of the printing and dyeing industry， dye wastewater has become an important source of water pollution [1]. As a representative main component of printing and dyeing wastewater， methyl orange is difficult to degrade naturally， disrupt ecological balance， and cause adverse effects on the environment. In this study， Raney Ni-Fe catalyst was used as a rapid reduction and decolorization agent for methyl orange wastewater. The acidic environment of printing and dyeing wastewater was simulated to achieve rapid decoloration of methyl orange. Under acidic conditions， the decolorization rate was 99% in 11 minutes Above%， it provides a fast decoloring way for the treatment of organic printing and dyeing wastewater.

Key words：Methyl orange;Raney Ni-Fe;Decoloration;Catalysis

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是最為常用的方法[2，3]。然而目前光催化技術和高級氧化技術都存在能耗較高，反應時間較長等問題，而目前已經有學者在研究染料的還原脫色反應[4]。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，以及反應的動力學方程，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。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

Ni-Al合金，氫氧化鈉（國藥集團），無水乙醇（國藥集團），硫酸亞鐵（國藥集團），硼氫化鈉（國藥集團）。

紫外可見分光光度計（日本島津公司），分析天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 Raney Ni骨架制備

2g 雷尼鎳-鋁合金過120目篩，緩慢滴加20mL 6mol/L NaOH，之后超聲15min，接著升溫至353K，保持2.5h，N2保護，反應完后洗至中性，再用無水乙醇洗3～5次。

1.2.2 Raney Ni-Fe催化劑

移取 Fe2+濃度為24mg/L的硫酸亞鐵溶液10mL，加入Raney Ni骨架中，配置0.8M NaBH4，滴加到上述混合液當中，超聲，反應大約持續15min。制得Raney Ni-Fe催化劑，通過原子吸收測定準確比例。

2 結果與討論

2.1 Raney Ni-Fe催化劑表征

如圖1可知，XRD結果可見Fe的（110）、（200）和（211））晶面非常明顯。表面在進行負載反應后，Fe已經成功負載到Raney Ni表面。通過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

本研究實驗了不同pH值下的甲基橙脫色反應。通過紫外可見分光光度法進行甲基橙脫色分析，根據紫外可見光譜全波長掃描結果，由圖2可知，466nm處是最大吸收波長。根據466nm處的吸光度和標準濃度做標準曲線，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，計算出甲基橙的濃度，根據濃度和時間進行方程擬合，此反應符合一級反應方程，將ln C0/ 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）。

3 結論

本研究運用雷尼鎳-鐵合金催化劑（Raney Ni-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力學一級反應方程。本研究為甲基橙廢水脫色反應提供了理論依據，在印染廢水脫色領域有廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]董振，劉亮，郝艷，等.偶氮染料廢水處理技術的研究進展[J].水處理技術，2017，43（4）：6-10.

[2]代巖，王碩，田黎明，等.FePc-TiO2/CS復合材料制備及光催化降解染料廢水[J].現代化工，2018，38（7）：89-92.

[3]汪快兵，方迪，徐峙暉，等.生物合成施氏礦物作為類芬頓反應催化劑降解甲基橙的研究[J].環境科學，2015，36（3）：995-999.

[4]袁超，李磊，孫應龍，等.零價鋁還原處理偶氮染料活性藍222廢水[J].環境科學研究，2016，29（7）：1067-1074.

收稿日期：2019-12-17

作者簡介：劉慧慧（1982-），女，漢族，本科學歷，工程師，研究方向為環境修復。