电化学氧化对甲基橙脱色的研究

电化学氧化对甲基橙脱色的研究（精选5篇）

电化学氧化对甲基橙脱色的研究 第1篇

电化学氧化对甲基橙脱色的研究

在阳极和阴极分别为Ti/RuO2、泡沫镍的无隔膜电解槽内,对甲基橙的电化学脱色效果进行了研究,探讨了外加电压、电解质量浓度、反应时间、以及NaCl的投加量对甲基橙脱色的`影响.结果表明,增加电压、提高电解质量浓度、延长反应时间有利于甲基橙色度的脱除.对于含20mg/L的甲基橙溶液,电解质Na2SO4的量浓度为0.1mol/L、溶液pH=7、外加电压为8V,电解60rmin,溶液的脱色率达到88%,COD去除率为82.9%.

作 者：闫鹤 于秀娟 巩桂芬 Yan He Yu Xiu-juan GONG Gui-fen 作者单位：闫鹤,Yan He(哈尔滨理工大学,化学与环境工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040)

于秀娟,Yu Xiu-juan(哈尔滨工业大学,市政与环境工程学院,哈尔滨,150090)

巩桂芬,GONG Gui-fen(哈尔滨理工大学,材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040)

刊 名：哈尔滨理工大学学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF HARBIN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：10(2)分类号：X703关键词：电催化氧化 Ti/RuO2 泡沫镍 脱色 甲基橙

电化学氧化对甲基橙脱色的研究 第2篇

钐离子掺杂二氧化钛光催化降解甲基橙研究

摘要：用溶胶-凝胶法制备了掺杂Sm3+的.纳米TiO2,用XRD测定了其晶型,并以甲基橙为液相有机污染物实例研究了样品的光催化活性,发现Sm3+不能进入TiO2晶格中引起了TiO2晶格膨胀,而形成氧化物覆盖在其表面,Sm3+掺杂抑制了TiO2晶相的转变和粒径的增长.活性试验结果表明, Sm3+掺杂可提高TiO2的光催化活性, 并且当掺杂摩尔分数为1.5%时, 光催化活性最好.甲基橙的醌式结构比偶氮结构容易降解.作 者：梁春华 吴峰 作者单位：怀化学院化学与化工系,怀化,418008期 刊：环境保护科学 ISTIC Journal：ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE年，卷(期)：,34(2)分类号：X7关键词：钐离子 二氧化钛 光催化降解 甲基橙

电化学氧化对甲基橙脱色的研究 第3篇

近年来,金属酞菁由于其优异的耐酸碱性、较高的热稳定性和突出的催化性能而备受关注[1],然而,均相催化反应不利于金属酞菁的回收,同时也会导致二次污染,有效的解决方法是将其负载到合适的载体上进行非均相催化反应[2]。国内外学者将金属酞菁负载到活性碳[3]、无机/有机硅[4]、沸石[5]、Al2O3[6]等材料中,本课题组也曾将其负载到纤维中催化降解有机污染物,并取得了一定的研究成果[7,8]。水滑石(Hydrotalcite, LDH)是一类阴离子型层状化合物, 由于独特的层状结构和层板组成以及层间阴离子的可调变性使水滑石类材料在环境污染治理中得到广泛应用[9],并且价格低廉,是一种理想的催化剂载体。

本实验通过共沉淀法制备了镁铝硝酸根水滑石(LDH),将磺化酞菁钴(CoPcTs)通过离子交换作用负载到LDH中制得一种新型的催化功能材料酞菁钴负载镁铝水滑石(CoPcTs-LDH)。该催化功能材料在常温及pH值为3～9条件下对甲基橙有很好的氧化脱色效果和较高的重复使用性,有望在有机污染物处理方面得到应用。

1 实验

1.1 试剂

CoPcTs(东营华振化工厂),甲基橙MO(AR, 上海三爱思试剂有限公司), H2O2(AR,浙江省临安兰岭化工有限公司), 异丙醇(AR,天津市大茂化学试剂厂), CoPcTs-LDH(实验室自制)。

1.2 仪器

JJ-1电动搅拌机(常州国华电器有限公司),HJ-6A多头磁力加热搅拌器(常州国华电器有限公司),756P紫外可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司),NicoleET 5700红外光谱仪(Thermo Electron Corporation),HCT-2微机差热天平(北京恒久科学仪器厂)。

1.3 CoPcTs-LDH的制备

采用共沉淀法[10]制备层状LDH及CoPcTs-LDH:将Mg(NO3)26H2O(11.55g)和Al(NO3)39H2O(5.63g)配成的溶液和NaOH(2g)、NaCO3(4.8g)配成的溶液以一定的速度滴加到去离子水中,同时滴加4.3512g CoPcTs配成的溶液,于室温下强烈搅拌,控制反应溶液pH值在9～10之间。滴加完毕后继续搅拌30min,再于65℃晶化18h,产物用去离子水洗涤至中性且溶液为无色,离心分离后在55℃真空干燥16～24h,得到CoPcTs-LDH,若不加CoPcTs则得到LDH。

1.4 CoPcTs-LDH的表征

通过共沉淀法制得的LDH和CoPcTs-LDH都为层状结构,并且Mg/Al物质的量比为3∶1,CoPcTs-LDH中CoPcTs的磺酸基取代了LDH中的NO3-进入到水滑石层间[11]。采用NicoleET 5700红外光谱仪分析样品的结构(样品与KBr的质量比为1∶100),用HCT-2微机差热天平分析样品的热稳定性(空气气氛,升温速率为10℃/min)。

1.5 CoPcTs-LDH的催化性能测试

在锥形瓶中加入100mL 10mg/L甲基橙(MO)溶液和0.05g CoPcTs-LDH,同时加入0.5mL H2O2,于一定温度、pH值下在磁力加热搅拌器中反应相应时间,然后取一定量的溶液用紫外分光光度计测试,通过溶液中甲基橙的剩余率来表征CoPcTs-LDH/H2O2对甲基橙的氧化脱色效果,剩余率越小,则脱色效果越好。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱分析

图1为LDH、CoPcTs和CoPcTs-LDH的红外光谱图。

图1(a)中3528cm-1附近的吸收峰来自于水滑石层板及层间水的缔合羟基的伸缩振动ν(O-H)[12],1820cm-1附近出现的吸收峰为层间水的一种弯曲振动[13],1384cm-1附近归属于NO3-的特征吸收峰,1000～500cm-1范围内为水滑石的骨架振动。图1(b)在750cm-1、1000cm-1、1500cm-1、1600cm-1附近均有吸收,这是酞菁的特征吸收峰;在1200～1020cm-1处归属于S=O键的吸收峰,这是由磺化酞菁中的磺酸基引起的。图1(c)中3528cm-1附近的吸收峰来自于水滑石层板及层间水的缔合羟基的伸缩振动ν(O-H)[14],1384cm-1附近归属于NO3-的特征吸收峰,1000～500cm-1范围内为水滑石的骨架振动;在750cm-1、1000cm-1、1500cm-1、1600cm-1附近均有吸收峰,这是酞菁的特征吸收峰;1384cm-1附近仍有NO3-的特征吸收峰,说明少量插层客体CoPcTs进入水滑石层间并与层板形成较强的作用力。

2.2 热重分析

用热重分析的方法研究了CoPcTs-LDH的热稳定性,升温速度为10℃/min,温度范围为室温至900℃(见图2)。由图2可见,LDH的TG曲线有2个明显的失重台阶,失重率为8.74%、34.7%,分别对应于102℃附近层间水的脱除、335℃附近层板羟基脱水和层间硝酸根阴离子的脱除。CoPcTs从196℃开始失重,可能是由于取代基磺化基团的脱除所致,到393℃时质量损失为36.03%,应该是取代基磺化基团,温度升至393℃以上酞菁环开始分解。CoPcTs-LDH的TG曲线有3个明显的失重台阶,8.74%的失重率对应于102℃附近层间水的脱除,17.23%的失重率对应于351℃附近层板羟基脱水和部分层间硝酸根阴离子的脱除,而400℃附近13.9%的失重率是由于酞菁环的分解引起的。综上所述,CoPcTs-LDH开始分解的温度在102℃左右,而酞菁环的分解温度约为400℃(或400℃以上),故它们仍具有良好的热稳定性。

2.3 CoPcTs-LDH/H2O2对甲基橙的氧化脱色

CoPcTs-LDH/H2O2对甲基橙的催化氧化脱色如图3所示(T=25℃, [MO]0=10mg/L, H2O2 0.5mL, CoPcTs-LDH 0.05g)。由图3可知,只有CoPcTs-LDH存在时,反应7h后,甲基橙的剩余率几乎不变,仍有93.33%,说明CoPcTs-LDH对甲基橙几乎不发生吸附作用;只有H2O2存在时,反应7h后,甲基橙的剩余率为87.99%,说明H2O2对甲基橙有一定的氧化脱色能力;当CoPcTs-LDH和H2O2共存时,7h后甲基橙的剩余率为17.99%,相比仅有CoPcTs-LDH或H2O2的体系,剩余率明显降低,说明CoPcTs-LDH/H2O2可有效氧化脱色甲基橙。这可能是由于CoPcTs-LDH中的钴酞菁(CoPcTs)催化H2O2产生了羟基自由基OH,而OH具有极强的氧化性能,能够氧化脱色甲基橙[15]。

采用一级动力学模型lnC0-lnC=kt对CoPcTs-LDH/H2O2催化氧化甲基橙过程进行拟合,结果如图4所示。拟合的线性方程为ln(C/C0)=-0.00419t+0.10393,其相关系数为R=0.9959,表明CoPcTs-LDH/H2O2催化氧化甲基橙过程符合一级动力学模型,与Parida K M等[16]的研究结果一致。

2.4 pH值对甲基橙氧化脱色的影响

在CoPcTs-LDH/H2O2和H2O2体系中,反应7h后溶液中甲基橙的剩余率随pH值的变化如图5所示(T=25℃, [MO]0=10mg/L, H2O2 0.5mL, CoPcTs-LDH 0.05g)。

由图5可知,当仅存在H2O2时,pH值的变化对溶液中甲基橙剩余率的影响不大;在CoPcTs-LDH/H2O2体系中,当pH=3～9时,甲基橙的剩余率约为20%,氧化脱色效果较好,但在强碱性条件下,剩余率仅为66.61%,脱色效果较差。这可能是由于酸碱度对双氧水的稳定性有很大影响,在酸性条件下双氧水较稳定,但在碱性条件下则很不稳定,会快速分解,H2O2没有发挥有效作用,从而导致甲基橙脱色率降低。上述实验结果也表明,CoPcTs-LDH/H2O2能在较宽的pH值(3～9)范围内有效地进行催化氧化反应。

2.5 温度对甲基橙氧化脱色的影响

温度对CoPcTs-LDH/H2O2氧化脱色甲基橙的影响如图6所示([MO]0=10mg/L, H2O2 0.5mL, CoPcTs-LDH 0.05g)。在25℃、29℃、33℃和37℃,仅存在H2O2时,反应7h后,甲基橙在溶液中的剩余率分别为88.74%、87.14%、86.46%和83.11%;当CoPcTs-LDH和H2O2共存时,反应7h后,甲基橙在溶液中的剩余率分别为17.99%、12.48%、5.54%和1.89%。这表明在实验温度范围内,H2O2对甲基橙的氧化脱色效果不明显,CoPcTs-LDH/H2O2对甲基橙的氧化脱色效果随着温度的升高而提高。

采用一级动力学模型对不同温度下甲基橙氧化脱色过程进行拟合,拟合曲线如图7所示。由图7可知,在实验温度范围内ln(C/C0)与t呈较高的线性关系,说明都满足一级动力学模型,不同温度下拟合的反应动力学方程及速率常数k如表1所示。从表1可见在实验温度范围内,反应速率常数k随温度升高而增大,说明温度的升高有利于甲基橙的氧化脱色。

根据阿伦尼乌斯活化能对数公式lnk=-Ea/RT+lnA将lnk对1/T作图,如图8所示,可见lnk与1/T呈线性关系,说明甲基橙的氧化脱色反应符合阿伦尼乌斯公式,线性方程为lnk=-6932.89/T+17.73,相关性系数为0.9847,反应的活化能为Ea=57.64kJ/mol,lnA=17.73。一般来说,Ea<40kJ/mol时,反应在室温下即可瞬间完成,Ea>100kJ/mol时,需要适当的加热反应才能进行。甲基橙氧化脱色反应的Ea=57.64kJ/mol,从能量角度也说明温度越高越有利于CoPcTs-LDH/H2O2对甲基橙的催化氧化脱色。

2.6 异丙醇对甲基橙氧化脱色的影响

异丙醇是一种羟基自由基的捕获剂,常用于测试溶液中羟基自由基的浓度[16]。为此本课题组考察了CoPcTs-LDH/H2O2在羟基自由基捕获剂异丙醇存在下对甲基橙的氧化脱色,如图9所示(T=25℃,[MO]0=10mg/L, H2O2 0.5mL, CoPcTs-LDH 0.05g,异丙醇1mL)。

由图9可知,在异丙醇作用下反应7h后,甲基橙的剩余率为100%,说明异丙醇对甲基橙没有脱色效果;当CoPcTs-LDH/H2O2催化氧化甲基橙7h后,甲基橙的剩余率为17.99%;但在CoPcTs-LDH/H2O2体系中加入异丙醇,反应7h后甲基橙的剩余率为62.48%,说明加入异丙醇这种羟基自由基捕获剂降低了CoPcTs-LDH/H2O2对甲基橙的氧化脱色效果,同时也说明CoPcTs-LDH/H2O2氧化脱色甲基橙的反应过程中羟基自由基发挥了重要作用。

2.7 CoPcTs-LDH的循环利用性能

将使用后的CoPcTs-LDH离心分离并用去离子水洗涤至溶液无色,抽滤后在60℃真空中干燥、备用,以考察其重复使用效果,结果如图10所示(T=25℃,[MO]0=10mg/L, H2O2 0.5mL, CoPcTs-LDH 0.05g)。由图10可知,CoPcTs-LDH使用1次时,CoPcTs-LDH/H2O2氧化脱色甲基橙7h后,溶液中甲基橙的剩余率为17.99%;CoPcTs-LDH重复使用2～5次时,溶液中甲基橙的剩余率分别为23.98%、22.51%、23.11%和15.40%,表明CoPcTs-LDH在重复使用5次后对甲基橙仍有很好的氧化脱色能力,具有较高的重复使用性能。

3 结论

(1)通过共沉淀法制备了Mg/Al物质的量比为3∶1的镁铝水滑石,并将其作为载体负载磺化酞菁钴制得新型功能材料酞菁钴负载水滑石(CoPcTs-LDH)。

微波催化氧化法处理甲基橙废水 第4篇

采用微波催化氧化法处理模拟甲基橙废水,考察了微波功率、辐射时间、H2O2用量、活性炭用量对甲基橙去除率的影响.在微波功率630 W、辐射时间9 min、H2O2用量10 mL/L,活性炭用量10 g/L的`条件下,甲基橙的去除率达到90%左右,并对实际染料废水、炼焦废水、炼油废水、餐饮废水进行了处理,取得了满意的结果.

作 者：严莲荷 王剑虹 潘爱芹 周申范 陈守文  作者单位：南京理工大学,水处理研究所,江苏,南京,210014 刊 名：化工环保  ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)： 24(1) 分类号：X788 关键词：微波   催化氧化   甲基橙   废水处理  

电化学氧化对甲基橙脱色的研究 第5篇

研究了利用硫酸和水合肼提高天然锰矿界面吸附能力的改性方法,结果表明:天然锰矿经硫酸和水合肼反应改性后,对甲基橙的吸附能力明显提高.改性时的`硫酸浓度、水合肼用量、高锰酸钾氧化及反应温度均影响锰矿的吸附性能.改性天然锰矿的吸附-pH曲线呈“反S”型,在pH<2.4时对甲基橙有很强的吸附去除能力;吸附等温线符合Langmuir型,20℃时1 g锰矿对甲基橙的饱和吸附量为776.5 mg.

作 者：马 耿艳楼 马子川 Ma Kun GENG Yan-Lou MA Zi-Chuan 作者单位：马,Ma Kun(河北工业大学化工学院,天津,300130;河北师范大学化学学院,河北,石家庄,050016)

耿艳楼,GENG Yan-Lou(河北工业大学化工学院,天津,300130)

马子川,MA Zi-Chuan(河北师范大学化学学院,河北,石家庄,050016)