[发明专利]一种使染料快速脱色的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使染料快速脱色的方法，在紫外光的照射下，铵离子和硝酸根离子组成的双离子共存体系，可使偶氮染料和醌类染料快速脱色，属于环境污染治理技术领域。

背景技术

染料被广泛应用于纺织、颜料、皮革、印刷、食品、化妆品、摄影和制衣工厂等，染料在给人们带来方便、美好生活的同时，又造成了严重的环境污染。据统计，在纺织印染厂的生产过程中，大约有10-15％的染料作为污水被排放掉。这些污水有毒又不易生物降解，且对物理化学处理方法的抵抗力非常强，特别是染料废水中的颜色很难去除。与其他污染物废水相比，废水中只要有微量的染料存在，颜色就清晰可见并显著影响水质。因此寻找一种快速使废水中染料颜色脱除的有效方法与其他无色的有机化合物相比显得更为重要。目前传统的处理方法有：活性碳吸附法，凝结-絮凝法，膜过滤法，超过滤法，电凝法，化学沉淀法等。近年来，各种各样的氧化技术，如臭氧化催化作用，以H₂O₂为基础的氧化法和光催化作用等也被应用于染料废水的处理。然而这些方法脱色均不理想，且易造成二次污染。最近，我们发现，在紫外光的照射下，铵离子和硝酸根离子组成的双离子共存体系对染料具有很强的脱色能力。偶氮染料，如甲基橙、刚果红、酸性红G、橙黄G等；醌类染料，如亚甲基蓝、罗丹明B、曙红B、吡啰红G、碱性品红、维多利亚蓝B、二甲苯蓝FF等在紫外光的照射下短时间内都能被脱色且效果明显。本发明是一种非常有前途的处理染料废水的方法，也将为染料脱色提供一个新的视野。同时本发明也有可能在有机合成领域为合成新的化合物开辟路径。本发明是在紫外光(太阳光)的照射下，利用由铵离子和硝酸根离子组成的双离子共存体系对染料进行脱色。结果表明，偶氮染料和醌类染料在短时间内均有很好的脱色效果。加入固体吸附剂如硅胶、活性炭、吸附树脂、黏土、硅藻土、分子筛、活性氧化铝，有利于反应的进行。加入还原剂如亚硫酸铵、亚硫酸钠、硫代硫酸钠，有利于反应的进行。本发明具有原料广、成本低、反应条件温和、后处理简单和操作方便等特点。

发明内容

在紫外光的照射下，利用铵离子和硝酸根离子组成的双离子共存体系对染料进行直接脱色，且脱色效果很好。铵离子和硝酸根离子组成的双离子共存体系在反应中一方面作为反应物，同时另一方面起着光催化剂的作用。加入固体吸附剂如硅胶、活性炭、吸附树脂、黏土、硅藻土、分子筛、活性氧化铝，有利于反应的进行。加入还原剂如亚硫酸铵、亚硫酸钠、硫代硫酸钠，有利于反应的进行。本发明具有原料广、成本低、反应条件温和、后处理简单和操作方便等特点。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：将溶于水的染料作为反应物，加入铵离子与硝酸根离子的摩尔比为1∶1的铵盐和硝酸盐，然后在紫外光下照射，使染料脱色。铵离子与硝酸根离子的浓度应在0-8g/L范围内。用分光光度计分别测出溶液在光照前吸光度(A₀)和光照后的吸光度(A)，从而可以算出染料的脱色率η＝[(A₀-A)/A₀]×100％，根据脱色率的大小判断该体系对染料的脱色效果。本发明具有原料广、成本低、反应条件温和、后处理简单和操作方便等特点。染料脱色的过程如下：

在紫外光的照射下，产生水合电子e_aq^-，过程如下：

NO₃^-+hv→NO₃^*-              (1)

NO₃^*-→NO₃^·+e_aq^-           (2)

染料的脱色率较高，与水合电子是有密切关系的。水合电子与偶氮染料如甲基橙或醌类染料如亚甲基蓝反应，导致发色基团迅速被打破。水合电子与偶氮染料中的发色基团(-N＝N-)反应很快先生成新的自由基阴离子，然后迅速质子化生成偕腙肼自由基。

-N＝N-+e_aq^-→-N-N^--            (3)

-N-N^--+H₂O→-N^·-NH-+OH^-       (4)

同时，由于铵离子水解使硝酸铵溶液呈酸性。在酸性条件下，水合电子与氢离子迅速反应，生成氢自由基，氢自由基与偕腙肼自由基再接着发生反应。