偶氮染料甲基橙的降解研究綜述

張靜玉，苑 蕾

(營(yíng)口理工學(xué)院，遼寧 營(yíng)口 115014)

偶氮染料甲基橙的降解研究綜述

張靜玉，苑 蕾

(營(yíng)口理工學(xué)院，遼寧 營(yíng)口 115014)

以甲基橙為代表，綜述了我國(guó)偶氮染料降解技術(shù)的發(fā)展，其中包括光催化反應(yīng)技術(shù)、超聲波技術(shù)、微波技術(shù)、電化學(xué)處理技術(shù)，這些技術(shù)的降解效果均能達(dá)到90%以上。光催化技術(shù)主要側(cè)重于紫外及自然光源降解及催化劑種類對(duì)降解技術(shù)的影響；超聲與微波技術(shù)則更側(cè)重于儀器的性能研究；電化學(xué)顯著特點(diǎn)是降解產(chǎn)物為更徹底更無(wú)害的氣體，但耗費(fèi)電能，制約其發(fā)展。

甲基橙；降解技術(shù)：偶氮染料

偶氮染料是合成染料中品種和數(shù)量最多的一類，約占一半以上。如果偶氮染料降解處理不好，則偶氮染料污染物將隨廢水直接排放到水里，由于污染物含量高、 污染性強(qiáng)、 堿性大、 水質(zhì)變化大、 可生化性較差等特點(diǎn)將大大破壞生態(tài)環(huán)境，從而進(jìn)一步影響人類健康。甲基橙是一種比較難降解的偶氮染料，同時(shí)甲基橙的水溶液具有酸堿指示劑和染料的雙重特征[1]，目前合成染料中將甲基橙作為代表性的染料之一 ，研究其降解技術(shù)將更有代表性，有助于分析偶氮染料的降解處理技術(shù)，更有參考與實(shí)踐價(jià)值，目前存在的降解技術(shù)有：

1 光催化反應(yīng)

中國(guó)在80年代末環(huán)境污染控制領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用光催化氧化技術(shù)，與傳統(tǒng)水處理技術(shù)中以污染物的相轉(zhuǎn)移、分離、 濃縮為主的物理方法相比，具有明顯的污染物降解徹底、節(jié)能、 高效等優(yōu)點(diǎn)。王怡中等人在二十年前采用石英冷阱和500W 中壓汞燈，常溫條件下，光照 10min。

偶氮染料脫色率達(dá)97. 4%，實(shí)驗(yàn)同時(shí)研究了影響甲基橙光催化脫色速率相關(guān)的因素有電光源功率、 反應(yīng)器材、 反應(yīng)溶液溫度、 催化劑種類及催化劑投加量，其中催化劑活性和光照強(qiáng)度是影響反應(yīng)速率的關(guān)鍵[2]。即使是同一型號(hào)的催化劑由于產(chǎn)地不同降解率為33.8%～98.3%。由于太陽(yáng)光在照射地面的時(shí)候僅僅有4%的紫外光源，若能用自然光應(yīng)用降解技術(shù)，將大大節(jié)約能源。鐘妮華等人以自然光照射在催化劑方面開(kāi)展了研究，并得出以 Fe2(C2O4)3/H2O2為媒質(zhì)，光照1h，甲基橙降解率達(dá)到92%[3]。在光催化技術(shù)不斷發(fā)展過(guò)程中，如何利用更高效催化劑進(jìn)行降解，始終是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。唐春[4]研究了 半導(dǎo)體催化劑ZnO 對(duì)光催化降解甲基橙的動(dòng)力學(xué)行為。得出了在半導(dǎo)體催化劑的作用下，降解效果較好，而且通過(guò)對(duì)溫度對(duì)降解效果的比較，得出溫度對(duì)本反應(yīng)影響不大，因此半導(dǎo)體催化劑降低了對(duì)能源的要求，這也說(shuō)明ZnO 在降解甲基橙有重要的應(yīng)用前景。而多酸化學(xué)由于其具有較強(qiáng)的氧化性和酸性，做為有機(jī)合成方面的催化劑已經(jīng)得到世界的認(rèn)可，而將多酸化學(xué)應(yīng)用與降解當(dāng)時(shí)研究技術(shù)并不多，朱秀華[5]等人研究了以多酸代表物磷鎢酸、硅鎢酸為光催化劑，研究表明磷鎢酸做為光催化劑效果好于硅鎢酸，紫外燈照射三小時(shí)，降解可達(dá)到90.5%。

2 超聲波技術(shù)

超聲波技術(shù)的引入, 給化學(xué)工程注入了新的活力，它可以有效地優(yōu)化許多化工過(guò)程，并能產(chǎn)生許多常規(guī)方法不能產(chǎn)生的結(jié)果[6]。超聲波降解污水技術(shù)， 是從20 世紀(jì)90 年代發(fā)展起來(lái)的新型水處理技術(shù)。超聲波廢水處理技術(shù)因具有無(wú)二次污染、 設(shè)備簡(jiǎn)單、 應(yīng)用面廣等特點(diǎn)，近年來(lái)備受關(guān)注。樊艷茹[7]等人實(shí)驗(yàn)證明使用超聲波降解水中甲基橙過(guò)程快速簡(jiǎn)便， 降解效果非常好， 在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下只需超聲降解 20min 降解率就可達(dá)到 91.79%，由于是超聲技術(shù)，因此對(duì)聲能密度及超生頻率有一定要求，如果控制不好，將影響降解效果。但使用超聲降解低濃度甲基橙溶液具有可行性和實(shí)用性， 為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用超聲降解技術(shù)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

3 微波技術(shù)

微波輻射效應(yīng)明顯，是一 種 超 高 頻 電磁波，具有穿透性、熱慣性小、似光性、非電離性等特點(diǎn)，目前應(yīng)用比較廣泛，不僅僅應(yīng)用于萃取、促進(jìn)有機(jī)反應(yīng)等，而且近年來(lái)將微波輻照技術(shù)用于治理環(huán)境污染物質(zhì)這一新的研究領(lǐng)域，其特點(diǎn)是快速、高效和不污染環(huán)境。處理方式主要有兩種，一種為直接微波輻射，另外一種為先用活性炭吸附然后微波輻射活性炭。嚴(yán)蓮荷[8]等人采用了第二種微波處理技術(shù)，用催化氧化法處理模擬甲基橙廢水, 考察了微波功率、輻射時(shí)間、H2O2用量、活性炭用量對(duì)甲基橙去除率的影響。得出了在H2O2用量 10 mL/L、微波功率 630 W、活性炭用量 10 g/L、輻射時(shí)間 9 min的條件下, 甲基橙的去除率達(dá)到 90% 左右, 微波技術(shù)的發(fā)展有了兩個(gè)突破，首先催化劑易得價(jià)格低廉，而且輻射時(shí)間短效果好，并對(duì)實(shí)際染料廢水、 煉焦廢水、煉油廢水、 餐飲廢水進(jìn)行了處理, 取得了滿意的結(jié)果。

4 電化學(xué)處理法

電化學(xué)處理法具有降解效率高，占地面積小，可以深度降解偶氮燃料，最終產(chǎn)物為二氧化碳和水，是一種環(huán)境友好型的技術(shù)方法。侯儉秋[9]等人采用鈦網(wǎng)為陰極、不銹鋼為陽(yáng)極, , 以電催化氧化法降解甲基橙溶液, 得到了較好的降解效果。研究表明, 在溶液 pH值為 2的條件下外加電壓為低壓時(shí), 降解 100mg /L的甲基橙溶液 80min, COD可降至 90mg/L，甲基橙的降解率可達(dá) 93.1%。由于降解時(shí)間較長(zhǎng)，能耗高而限制了其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用, 如何降低能耗是下一步的發(fā)展方向。

5 結(jié)論

綜上所述，偶氮降解技術(shù)的發(fā)展建立在新的科技應(yīng)用而生的情況下，光催化技術(shù)、超聲技術(shù)、微波技術(shù)、電催化氧化技術(shù)以上方法在降解效率上面均取得了較好的效果，而催化劑、反應(yīng)條件等的研究將縮短了降解時(shí)間，提高了降解效率。因此如何降低降解成本是進(jìn)一步研究技術(shù)難題。

[1] 唐明明,劉 葵, 梁 敏, 等. 均相催化與多相催化降解甲基橙廢水[J]. 山東化工, 2005, 34( 2): 7- 10 .

[2] 王怡中,符雁, 湯鴻霄.甲基橙溶液多相光催化降解研究[J].環(huán)境科學(xué)，1998，19(1)：1-4.

[3] 鐘妮華，許嘉琳，薛紀(jì)渝.日光作用下草酸鐵/ 過(guò)氧化氫體系中偶氮染料降解的試驗(yàn)研究[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，1999，20(1)：1-4

[4] 唐 春, 楊宗璐. ZnO 光催化降解甲基橙初步研究[J].云南化工，2000，27(3)：4-6.

[5] 朱秀華，李海成，王煒. 硅鎢酸光催化降解甲基橙溶液研究[J].大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào),2001，22(1)：101-103.

[6] 杜 軍, 劉作華, 陶長(zhǎng)元, 等. 減壓膜蒸餾分離含 Cr6+水溶液的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 膜科學(xué)與技術(shù), 2000, 20( 3): 14- 14.

[7] 樊艷茹，黃宇，王顯祥.等. 超聲波降解水中甲基橙的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)測(cè)試,2011,37(1):41-43.

[8] 嚴(yán)蓮荷等. 微波催化氧化法處理甲基橙廢水[J].化工環(huán)保,2004，24(1):38-40.

[9] 侯儉秋, 趙吉壽，顏 莉，等. 電催化氧化法降解甲基橙染料的研究[J].云南民族大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),2007，16(1):29-32.

(本文文獻(xiàn)格式：張靜玉，苑 蕾.偶氮染料甲基橙的降解研究綜述[J].山東化工，2017，46(06)：157-158.)

Research on the Degradation of Azo Dye Methyl Orange

ZhangJingyu,YuanLei

(Yingkou Institute of Technology， Yingkou 115014，China)

Epresented by methyl orange, azo dye degradation technology development in China are reviewed, including the photocatalytic reaction technology, ultrasonic technology, microwave technology, electrochemical processing technology.The technology of degradation effect can reach above 90%. Mainly focus on the ultraviolet photocatalytic technology and natural light degradation and kinds of catalysts for degradation technologies; Ultrasound and microwave technology is more focused on the performance of the instrument; Electrochemical characteristics of the decomposed into harmless gas, a more thorough but took power, restricting its development.

methyl orange; degradation technology; azo dye

2017-02-13

張靜玉(1981—)，女，遼寧營(yíng)口人，碩士研究生，主要從事有機(jī)合成研究。

X703

A

1008-021X(2017)06-0157-02