雷尼镍-铁合金催化剂催化印染废水甲基橙脱色研究

摘要：随着印染工业的快速发展，染料废水已成为水污染的重要来源[1]。甲基橙作为一种代表性的印染废水主要成分，很难自然降解，破坏生态平衡，对环境造成不良影响。本研究用雷尼镍-铁合金催化剂（Raney Ni-Fe）作为甲基橙废水的快速还原脱色剂，模拟印染废水的酸性环境，达到甲基橙的快速脱色，酸性条件下，11min脱色率在99%以上，为有机印染废水的处理提供一个快速脱色途径。

关键词：甲基橙;Raney Ni-Fe;脱色;催化

中图分类号：X788 文献标识码：A 文章编号：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

甲基橙作为一种偶氮染料，是印染废水的主要成分之一。目前，处理偶氮染料时光催化法和高级氧化技术是最为常用的方法[2，3]。然而目前光催化技术和高级氧化技术都存在能耗较高，反应时间较长等问题，而目前已经有学者在研究染料的还原脱色反应[4]。因此，本研究以甲基橙为模拟废水，模拟印染废水多为酸性条件，研究了不同pH条件下，甲基橙的脱色率，以及反应的动力学方程，该研究为印染废水的还原脱色提高了理论依据以及应用参考。

1 实验

1.1 试剂与仪器

Ni-Al合金，氢氧化钠（国药集团），无水乙醇（国药集团），硫酸亚铁（国药集团），硼氢化钠（国药集团）。

紫外可见分光光度计（日本岛津公司），分析天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 Raney Ni骨架制备

2g 雷尼镍-铝合金过120目筛，缓慢滴加20mL 6mol/L NaOH，之后超声15min，接着升温至353K，保持2.5h，N2保护，反应完后洗至中性，再用无水乙醇洗3～5次。

1.2.2 Raney Ni-Fe催化剂

移取 Fe2+浓度为24mg/L的硫酸亚铁溶液10mL，加入Raney Ni骨架中，配置0.8M NaBH4，滴加到上述混合液當中，超声，反应大约持续15min。制得Raney Ni-Fe催化剂，通过原子吸收测定准确比例。

2 结果与讨论

2.1 Raney Ni-Fe催化剂表征

如图1可知，XRD结果可见Fe的（110）、（200）和（211））晶面非常明显。表面在进行负载反应后，Fe已经成功负载到Raney Ni表面。通过原子吸收测定负载率为40%。

2.2 不同pH值下的甲基橙脱色反应

本研究实验了不同pH值下的甲基橙脱色反应。通过紫外可见分光光度法进行甲基橙脱色分析，根据紫外可见光谱全波长扫描结果，由图2可知，466nm处是最大吸收波长。根据466nm处的吸光度和标准浓度做标准曲线，计算出甲基橙的脱色率，在11min后脱色率达到99%以上。

2.3 不同pH下甲基橙脱色符合一级反应速率方程

如图3可知，由不同pH下的吸光度和甲基橙标准曲线，计算出甲基橙的浓度，根据浓度和时间进行方程拟合，此反应符合一级反应方程，将ln C0/ Ct～t作图，得出速率常数。其中pH=1.3（a），pH=2.7（b），如下图所示，k1=0.2675（a），k2=0.2014（b）。

3 结论

本研究运用雷尼镍-铁合金催化剂（Raney Ni-Fe）作为甲基橙废水的快速还原脱色剂，模拟印染废水的酸性环境，11min脱色率在99%以上。在pH=1.3和pH=2.7条件下，该还原脱色反应符合动力学一级反应方程。本研究为甲基橙废水脱色反应提供了理论依据，在印染废水脱色领域有广泛的应用前景。

参考文献

[1]董振，刘亮，郝艳，等.偶氮染料废水处理技术的研究进展[J].水处理技术，2017，43（4）：6-10.

[2]代岩，王硕，田黎明，等.FePc-TiO2/CS复合材料制备及光催化降解染料废水[J].现代化工，2018，38（7）：89-92.

[3]汪快兵，方迪，徐峙晖，等.生物合成施氏矿物作为类芬顿反应催化剂降解甲基橙的研究[J].环境科学，2015，36（3）：995-999.

[4]袁超，李磊，孙应龙，等.零价铝还原处理偶氮染料活性蓝222废水[J].环境科学研究，2016，29（7）：1067-1074.

收稿日期：2019-12-17

作者简介：刘慧慧（1982-），女，汉族，本科学历，工程师，研究方向为环境修复。