一種含亞甲基藍染料廢水耦合加氫脫色處理方法與流程
2023-05-13 21:40:06 4
本發明涉及一種含亞甲基藍染料廢水耦合加氫脫色處理方法。
背景技術：
亞甲基藍是一種芳香雜環化合物，被用作化學指示劑、染料、生物染色劑和藥物使用。染料的可生化性一般都較差，並使汙水呈現出一定的色度。由於亞甲基藍分子結構中含有芳香雜環，結構相對穩定，很難被一些常規的方法降解，易引起嚴重的環境汙染問題。因此，對於含亞甲基藍廢水的處理也是一個研究熱點。目前對於亞甲基藍的處理技術主要有催化和吸附兩大類。已報導的催化劑有tio2、tio2摻雜催化劑、金屬酞菁等。吸附劑主要有活性炭、ldh-細菌聚合體和負載酵母的硅藻土基多孔吸附劑等無機材料；水凝膠等高分子材料。本發明擬提出使用硼氫化鈉分解制氫與亞甲基藍加氫耦合，來對含亞甲基藍染料廢水進行脫色處理。
要使該制氫-加氫耦合反應發生，需要設計一類雙功能催化劑，經過篩選，負載型鎳基催化劑具有較好的制氫和加氫效果。本發明擬採用含鎳水滑石作為前驅體，通過還原來製備負載型鎳基催化劑，應用於亞甲基藍耦合加氫脫色反應來處理染料廢水。水滑石(layereddoublehydroxides，簡稱ldhs)是一種結構類似於水鎂石[mg(oh)2]的層狀陰離子型粘土。其化學組成通式為：[m2+1-xm3+x(oh)2]x+(an-)x/n·mh2o，an-為層間陰離子，x為m3+/(m2++m3+)的離子數比，m為結晶水數量。水滑石具有良好的熱穩定性能、層間陰離子的可交換性和插層功能，可作為藥物或者催化劑的載體。同時，水滑石層板金屬具有可調變性，可以摻雜高光催化活性的物質。近年來，也有採用水滑石或者類水滑石處理亞甲基藍廢水的研究報導。許偉英等研究了ni-fe層狀雙金屬氫氧化物對亞甲基藍的吸附(許偉英等，矽酸鹽通報，2015，34(4)：1031-1035)。發明專利(專利號201510279684.8)提出了鋅錫二元水滑石光催化降解甲基橙和亞甲基藍的混合染料。發明專利(專利號201110405088.1)提出了一種mg/zn/in複合金屬氧化物光催化劑在可見光照射下降解催化亞甲基藍。
本發明提供的一種含亞甲基藍染料廢水耦合加氫脫色處理方法，實現了含鎳水滑石衍生催化劑作用下硼氫化鈉分解制氫和亞甲基藍加氫脫色的耦合反應，可以實現對亞甲基藍染料廢水的脫色處理。
技術實現要素：
本發明目的是提供一種含亞甲基藍染料廢水耦合加氫脫色處理方法。
本發明採用的技術方案：
一種含亞甲基藍染料廢水加氫脫色處理方法，所述方法為：在含亞甲基藍染料廢水中加入硼氫化鈉水溶液，使用水滑石衍生鎳基催化劑在室溫下進行催化耦合加氫脫色處理。
所述水滑石衍生鎳基催化劑按如下方法製備：
(1)edta插層水滑石的製備：稱取3.0041gedta，溶於100ml去離子水中，然後將其緩慢滴加到7.6944gmg(no3)2·6h2o和3.7880gal(no3)3·9h2o配成的100ml混合溶液中，在攪拌下用濃度為0.40mol/l氫氧化鈉溶液維持體系的ph＝9.0～10.0；待滴加完成後將所得的漿液在90℃下晶化24h；然後過濾、洗滌，所得濾餅在80℃的烘箱中烘12h，得到edta插層水滑石樣品；
(2)水滑石衍生鎳基催化劑的製備：稱取製備的edta插層水滑石4.0125g和1.4505～14.5075g硝酸鎳加入裝有50～500ml蒸餾水的錐形瓶中，用保鮮膜封住瓶口，將錐形瓶放在30～70℃的恆溫振蕩器中振蕩0.5～5h；取出後過濾、洗滌，並置於50℃烘箱中烘4h，得到淡藍色固體；取上述烘乾後的產物4g和2g硼氫化鈉固體加入裝有100ml蒸餾水的三口瓶中，在80～130℃下攪拌1～5h，等固體顏色變為黑色，快速過濾後置於密封瓶中加去co2的蒸餾水保存；
(3)取10ml25mol/l的亞甲基藍溶液和10ml2.9g/l的硼氫化鈉溶液於燒杯中，加入步驟(2)製備的水滑石衍生鎳基催化劑0.8659g，室溫下用磁力攪拌器攪拌；每10分鐘取樣、離心，取上層清液並用紫外-可見分光光譜儀在亞甲基藍的最大吸收波長處(665nm)測量吸光度，計算反應開始前和反應20min後溶液的吸光度值來計算脫色率。
與現有技術相比，本發明的積極效果是：本發明提供的一種含亞甲基藍染料廢水加氫脫色處理方法，具有耦合加氫脫色實驗操作簡單、反應條件溫和、加氫脫色效果好等特點。
附圖說明
附圖1亞甲基藍耦合加氫催化脫色效果圖
具體實施方式
本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其並不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求範圍內都受到專利法的保護。
實施例1
(1)edta插層水滑石的製備：稱取3.0041gedta，溶於100ml去離子水中，然後將其緩慢滴加到7.6944gmg(no3)2·6h2o和3.7880gal(no3)3·9h2o配成的100ml混合溶液中，並用濃度為0.40mol/l氫氧化鈉溶液維持體系的ph＝9.0～10.0；待滴加完成後將所得的漿液在90℃下晶化24h；然後過濾、洗滌，所得濾餅在80℃的烘箱中烘12h，得到edta插層水滑石樣品a；
(2)水滑石衍生鎳基催化劑的製備：稱取步驟(1)製備的4.0125gedta插層水滑石和2.9012g硝酸鎳加入裝有100ml蒸餾水的錐形瓶中，用保鮮膜封住瓶口，將錐形瓶放在50℃的恆溫振蕩器中振蕩2h；取出後過濾、洗滌，並置於50℃烘箱中烘4h，得到淡藍色固體；取上述烘乾後的產物4g和2g硼氫化鈉固體加入裝有100ml蒸餾水的三口瓶中，在110℃下回流攪拌2h，等固體顏色變為黑色，快速過濾後置於密封瓶中加去co2的蒸餾水保存；
(3)取10ml25mol/l的亞甲基藍溶液和10ml2.9g/l的硼氫化鈉溶液於燒杯中，再加入步驟(2)製備的水滑石衍生鎳基催化劑0.8659g，室溫下用磁力攪拌器攪拌；每10分鐘取樣、離心，取上層清液並用紫外-可見分光光譜儀測試亞甲基藍的吸光度變化，其耦合加氫催化脫色效果如附圖1所示；在亞甲基藍的最大吸收波長處(665nm)測量吸光度；反應開始時，亞甲基藍的吸光度值為2.24，反應10min後，亞甲基藍的吸光度值為1.61，反應20min後吸光度值迅速降低為0.51，脫色率為77.24％。
實施例2
(1)edta插層水滑石的製備：稱取3.0041gedta，溶於100ml去離子水中，然後將其緩慢滴加到7.6944gmg(no3)2·6h2o和3.7880gal(no3)3·9h2o配成的100ml混合溶液中，並用濃度為0.40mol/l氫氧化鈉溶液維持體系的ph＝9.0～10.0；待滴加完成後將所得的漿液在90℃下晶化24h；然後過濾、洗滌，所得濾餅在80℃的烘箱中烘12h，得到edta插層水滑石樣品b；
(2)水滑石衍生鎳基催化劑的製備：稱取步驟(1)製備的4.0125gedta插層水滑石和14.5075g硝酸鎳加入裝有500ml蒸餾水的錐形瓶中，用保鮮膜封住瓶口，將錐形瓶放在70℃的恆溫振蕩器中振蕩5h；取出後過濾、洗滌，並置於50℃烘箱中烘4h，得到淡藍色固體；取上述烘乾後的產物4g和2g硼氫化鈉固體加入裝有100ml蒸餾水的三口瓶中，在130℃下回流攪拌5h，等固體顏色變為黑色，快速過濾後置於密封瓶中加去co2的蒸餾水保存；
(3)取10ml25mol/l的亞甲基藍溶液和10ml2.9g/l的硼氫化鈉溶液於燒杯中，再加入步驟(2)製備的水滑石衍生鎳基催化劑0.8659g，室溫下用磁力攪拌器攪拌；每10分鐘取樣、離心，取上層清液並用紫外-可見分光光譜儀在亞甲基藍的最大吸收波長處(665nm)測量吸光度；反應20min後吸光度值迅速降低，脫色率為9536％。
實施例3
(1)edta插層水滑石的製備：稱取3.0041gedta，溶於100ml去離子水中，然後將其緩慢滴加到7.6944gmg(no3)2·6h2o和3.7880gal(no3)3·9h2o配成的100ml混合溶液中，並用濃度為0.40mol/l氫氧化鈉溶液維持體系的ph＝9.0～10.0；待滴加完成後將所得的漿液在90℃下晶化24h；然後過濾、洗滌，所得濾餅在80℃的烘箱中烘12h，得到edta插層水滑石樣品c；
(2)水滑石衍生鎳基催化劑的製備：稱取步驟(1)製備的4.0125gedta插層水滑石和1.4505g硝酸鎳加入裝有50ml蒸餾水的錐形瓶中，用保鮮膜封住瓶口，將錐形瓶放在30℃的恆溫振蕩器中振蕩0.5h；取出後過濾、洗滌，並置於50℃烘箱中烘4h，得到淡藍色固體；取上述烘乾後的產物4g和2g硼氫化鈉固體加入裝有100ml蒸餾水的三口瓶中，在80℃下回流攪拌1h，等固體顏色變為黑色，快速過濾後置於密封瓶中加去co2的蒸餾水保存；
(3)取10ml25mol/l的亞甲基藍溶液和10ml2.9g/l的硼氫化鈉溶液於燒杯中，再加入步驟(2)製備的水滑石衍生鎳基催化劑0.8659g，室溫下用磁力攪拌器攪拌；每10分鐘取樣、離心，取上層清液並用紫外-可見分光光譜儀在亞甲基藍的最大吸收波長處(665nm)測量吸光度；反應20min後吸光度值迅速降低，脫色率為50.24％。