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浅论铜离子对刚果红在亚临界水中的分解举动影响

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 423 2021-09-05
【摘要】本实验以刚果红作为偶氮染料代表,研究了铜离子对其在亚临界水中的分解举动的影响。通过威布尔模型模拟刚果红的分解动力学,并计算其反应活化能。实验表明,亚临界水能有效降解刚果红溶液,完全降解温度为260℃,活化能为203.8kJ/mol,加入铜离子能有效的促进刚果红的分解,其在亚临界水中完全降解的温度降低至200℃,同时活化也降低为119.4kJ/mol。
  • 工业废水中的有机染料废水造成的环境问题日益严峻。有机染料被广泛应用于纺织、造纸和皮革等行业,因其具有化学结构复杂、毒性大、色度高、有致癌性、难降解等特性,引起了越来越多的关注。其中又以偶氮染料最为棘手。物理、化学和生物法是最常见的染料废水处理方法。然而,生物处理技术由于染料可生化性差而受到了严重制约。

    吸附、臭氧氧化和光催化降解等处理方法存在着效率低且会产生二次污染物等缺点。因此,迫切需要开发一种高效降解工业废水中染料的方法。亚临界水处理技术由于只使用水作为反应溶剂,被认为是一种降解污染物的绿色技术。与常温常压下的水相比,亚临界水具有低相对介电常数和高离子积两个独特的性质。这两个性质预示着它既可以作为有机溶剂提取疏水性化合物又可以作为酸/碱性催化剂。因此,近年来亚临界水已被广泛用于各种聚合物和有机化合物的分解/降解。Kirmizakis等利用亚临界水有效的降解了垃圾渗滤液中有机污染物。Liang等利用亚临界水有效降解了二羟基丙酮,并研究了它在亚临界水分解动力学。Yuksel等发现利用热液电解技术可以在较低温度下(180~250℃)有效水解偶氮染料橙黄G,而且电流密度对水解效率有很大的影响。Somayeh等发现在亚临界水中加入H2O2,可以有效氧化降解酸性橙。然而,很少有研究者研究金属离子对染料在亚临界水中的分解举动影响。

    事实上,染料废水中通常会含有铅和铬等重金属离子,其中一些表现出高效的催化特性,如果这些金属离子对亚临界水中染料的分解能起到一定的催化作用,就能有效的减少反应时间和降低反应温度,从而降低处理成本。本研究选用刚果红作为偶氮染料代表,主要研究金属离子类型对刚果红在亚临界水中的分解举动的影响,并计算其分解动力学,为亚临界水处理染料废水技术在工业上的应用提供理论依据。

    1实验

    刚果红的分解实验是在容积为10mL的不锈钢间歇反应器中进行的。将7mL含有或不含金属离子(100mg/L)的刚果红(1g/L)溶液加入到反应器中,并密封。之后将反应器放入管式炉中,在160~280℃温度范围内反应2~14min。反应结束后迅速将反应器浸入冰浴中冷却。反应前后溶液中刚果红的浓度用CP可见分光光度计在497nm处测定。

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