纳米硅胶协同锌粉降解偶氮染料刚果红
现如今工业废水污染问题严重，尤其是现代印染工业中流失的染料。刚果红染料在生产使用中流失程度大，进入水体后的危害程度也巨大，本实验通过批量试验研究了在不同反应条件下，单独锌粉(Zn0)以及纳米硅胶（nSG）协同锌粉对偶氮染料刚果红的作用效果及其影响因素。结果表明，影响刚果红(CR)降解效果的主要因素有微米锌粉的投加量、体系的初始 pH 值、刚果红的初始浓度等。纳米硅胶在体系中主要承担负载和分散锌粉的作用，在 25 ℃，pH=4 时投加 0.5 g/L 微米锌，2 g/L 纳米硅胶时50 mg/L的刚果红溶液脱色率可达 95%以上。而且，通过在此基础上继续增大微米锌投加量，降低体系溶液的pH，适当提高反应的温度或延长反应时间等方法亦可使刚果红降解得更加完全。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法3
1.1试剂与仪器3
1.2溶液配制3
1.3实验准备3
1.4实验步骤4
1.5分析方法4
1.5.1刚果红的分析方法4
2 结果与讨论5
2.1 不同体系中刚果红的降解比较5
2.2不同锌粉用量对降解速率的影响 6
2.3不同纳米硅胶用量对降解速率的影响 7
2.4 pH对纳米硅胶协同锌粉降解刚果红的影响 8
2.5温度对纳米硅胶协同锌粉降解刚果红的影响9
2.6 CR初始浓度对纳米硅胶协同锌粉降解效果的影响10
3.结论11
致谢 11
参考文献12
纳米硅胶协同锌粉降解偶氮染料刚果红
引言
引言
随着国民经济的快速发展，环境污染日益严重，尤其是水污染尤为严重。据统计，在印染工业过程中流失的染料占染料比重的15%[1]，以工业废水的形式排放到环境中，并因成分复杂、色度高、可生化性差，传统的处理方法很难使其达标，是染料工业废水处理的一大难题。根据染料的化学性质不同，可将染料分为偶氮染料、酞菁染料、蒽醌染料、菁类染料、靛族染料、芳甲烷染料、硝基染料和亚硝 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
基染料等人工染料[2]。偶氮染料属难降解有机污染物，刚果红是偶氮染料中具有代表性的联苯胺类直接偶氮染料，它在生产和使用过程中流失率高,易进入水体,对环境的危害作用很大 .如果采用传统的生化处理方法(如活性污泥法)对其进行处理，效果不很理想。在厌氧条件下，刚果红甚至会生成毒性更大的芳香胺类物质[3]。因此 ，开发新的降解过程有重要的实际意义。
近年来的相关学术研究表明利用零价金属处理水体中的污染物是比较热门的一种新兴污染物治理技术，被认为是最有应用前景的污染物治理技术之一。零价金属去除各类污染物技术具有很好的应用前景，但是总体来看处理过程中也面临着以下局限性：（1）长期运行性能下降。因为零价金属还原去除污染物是个腐蚀的过程，在金属单质如零价锌颗粒表面形成的含Zn(II)氧化物和氢氧化物惰性层会包裹锌粉表面，形成氢氧化物腐蚀层，锌表面钝化，阻碍电子传递，使得零价锌的反应性能大大降低，尤其在较高pH 条件下[4]。（2）零价金属还原去除污染物的反应是一个耗氢的过程，对pH 要求比较高，一般都在偏酸性环境中进行，而且反应后pH 会升至碱性。反应过程中和排放时都需要加入一定量的酸控制体系pH，这无疑增加了额外的运行操作和经济负担。
在不带来二次污染而且操作简便易行的前提下，为了提高零价锌的分散性从而达到提高偶氮染料降解速率并同时控制操作成本，我们可以选择作为催化剂载体及层析柱试剂的硅胶，就可以控制锌粉在水溶液中发生团聚，并能减慢其表面氧化速率或者去除反应过程中产生的氧化物或氢氧化物薄膜以持续保持其强还原性。在纳米硅胶协同零价金属锌去除偶氮染料的还原体系中，具有较大比表面积的硅胶不仅起到了分散和负载锌粉的作用，而且反应过程中生成的硅酸还是一种能在降解过程中随着反应体系pH的升高而缓慢释放H+的弱酸，对于零价金属在反应过程中易被氧化或生成其氢氧化物覆盖在其表面起到阻止作用，实现了电子的有效传递，持续保持其强还原性。
1材料与方法
1.1试剂与仪器
表11实验仪器
仪器
规格（型号）
生产厂家
电子天平
BS124S
赛多利斯科学仪器(北京)有限公司
紫外可见分光光度计
UV1700
北京普析通用仪器有限公司
酸度计
PB10
赛多利斯科学仪器（北京)有限公司
超声波清洗器
KH500
昆山禾创超声仪器有限公司
水浴摇床
COS110X30
比朗
表12实验主要试剂
试剂名称
规格
生产厂家
刚果红
分析纯
Adams Reagent Co.Ltd
锌粉
分析纯
上海超微纳米科技有限公司
1.2 溶液配制
1.0 g/L刚果红储备液：称取1.000 g的刚果红，移入到烧杯中，溶解后，转移至1000 ml的容量瓶中，定容，摇匀，备用。
50 mg/L刚果红反应液：用移液管准确移取 2.5 mL 储备液（1 g/L），用50 ml的容量瓶加水定容，摇匀，备用。
0.1 molL1NaOH溶液: 称取NaOH固体0.4 g，溶解于100 mL去离子水中，待冷却至室温后转移至试剂瓶中，备用。
0.1 molL1HCl溶液: 移取市售3637%的分析纯HCl 9 mL，溶解于1 L去离子水中，摇匀，备用。
1.3 实验准备
实验中所用反应瓶及试管均用1 molL1 HCl溶液浸泡12 h以上，然后分别用自来水和去离子水冲洗干净，放入烘箱中烘干备用。
1.4 实验步骤
该反应在水浴摇床反应器中进行，所使用的温度为T=25℃，故在反应之前要提前预热，保证反应温度一定，而且每次反应在摇床中所放位置均一致，可以使得前后摇匀情况一致减少误差。用分析天平准确迅速称取一定量的纳米硅胶和普通锌粉,并将剩余的普通锌粉封好口存放于真空干燥器中，真空干燥器用真空泵抽气为真空状态，因为锌粉表面活性很强，易被空气氧化并在表面形成氧化锌薄膜，因此开启后应迅速取样，真空贮藏。将称好的锌粉和硅胶置于100 ml反应瓶中，然后把事先用0.1 mol/L的氢氧化钠和0.1 mol/L的盐酸溶液调至相应pH的刚果红溶液50 ml倒入反应瓶，每隔一定时间间隔用注射器取样约1.5 mL，并用0.45 μm水系滤膜过滤除去样液中的锌，硅胶，得到待测的滤液，然后用移液枪准确移取1 mL待测液至25 mL比色管中，用去离子水稀释至10 mL，摇匀，测定其吸光度值，通过计算得到其浓度。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法3
1.1试剂与仪器3
1.2溶液配制3
1.3实验准备3
1.4实验步骤4
1.5分析方法4
1.5.1刚果红的分析方法4
2 结果与讨论5
2.1 不同体系中刚果红的降解比较5
2.2不同锌粉用量对降解速率的影响 6
2.3不同纳米硅胶用量对降解速率的影响 7
2.4 pH对纳米硅胶协同锌粉降解刚果红的影响 8
2.5温度对纳米硅胶协同锌粉降解刚果红的影响9
2.6 CR初始浓度对纳米硅胶协同锌粉降解效果的影响10
3.结论11
致谢 11
参考文献12
纳米硅胶协同锌粉降解偶氮染料刚果红
引言
引言
随着国民经济的快速发展，环境污染日益严重，尤其是水污染尤为严重。据统计，在印染工业过程中流失的染料占染料比重的15%[1]，以工业废水的形式排放到环境中，并因成分复杂、色度高、可生化性差，传统的处理方法很难使其达标，是染料工业废水处理的一大难题。根据染料的化学性质不同，可将染料分为偶氮染料、酞菁染料、蒽醌染料、菁类染料、靛族染料、芳甲烷染料、硝基染料和亚硝 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
基染料等人工染料[2]。偶氮染料属难降解有机污染物，刚果红是偶氮染料中具有代表性的联苯胺类直接偶氮染料，它在生产和使用过程中流失率高,易进入水体,对环境的危害作用很大 .如果采用传统的生化处理方法(如活性污泥法)对其进行处理，效果不很理想。在厌氧条件下，刚果红甚至会生成毒性更大的芳香胺类物质[3]。因此 ，开发新的降解过程有重要的实际意义。
近年来的相关学术研究表明利用零价金属处理水体中的污染物是比较热门的一种新兴污染物治理技术，被认为是最有应用前景的污染物治理技术之一。零价金属去除各类污染物技术具有很好的应用前景，但是总体来看处理过程中也面临着以下局限性：（1）长期运行性能下降。因为零价金属还原去除污染物是个腐蚀的过程，在金属单质如零价锌颗粒表面形成的含Zn(II)氧化物和氢氧化物惰性层会包裹锌粉表面，形成氢氧化物腐蚀层，锌表面钝化，阻碍电子传递，使得零价锌的反应性能大大降低，尤其在较高pH 条件下[4]。（2）零价金属还原去除污染物的反应是一个耗氢的过程，对pH 要求比较高，一般都在偏酸性环境中进行，而且反应后pH 会升至碱性。反应过程中和排放时都需要加入一定量的酸控制体系pH，这无疑增加了额外的运行操作和经济负担。
在不带来二次污染而且操作简便易行的前提下，为了提高零价锌的分散性从而达到提高偶氮染料降解速率并同时控制操作成本，我们可以选择作为催化剂载体及层析柱试剂的硅胶，就可以控制锌粉在水溶液中发生团聚，并能减慢其表面氧化速率或者去除反应过程中产生的氧化物或氢氧化物薄膜以持续保持其强还原性。在纳米硅胶协同零价金属锌去除偶氮染料的还原体系中，具有较大比表面积的硅胶不仅起到了分散和负载锌粉的作用，而且反应过程中生成的硅酸还是一种能在降解过程中随着反应体系pH的升高而缓慢释放H+的弱酸，对于零价金属在反应过程中易被氧化或生成其氢氧化物覆盖在其表面起到阻止作用，实现了电子的有效传递，持续保持其强还原性。
1材料与方法
1.1试剂与仪器
表11实验仪器
仪器
规格（型号）
生产厂家
电子天平
BS124S
赛多利斯科学仪器(北京)有限公司
紫外可见分光光度计
UV1700
北京普析通用仪器有限公司
酸度计
PB10
赛多利斯科学仪器（北京)有限公司
超声波清洗器
KH500
昆山禾创超声仪器有限公司
水浴摇床
COS110X30
比朗
表12实验主要试剂
试剂名称
规格
生产厂家
刚果红
分析纯
Adams Reagent Co.Ltd
锌粉
分析纯
上海超微纳米科技有限公司
1.2 溶液配制
1.0 g/L刚果红储备液：称取1.000 g的刚果红，移入到烧杯中，溶解后，转移至1000 ml的容量瓶中，定容，摇匀，备用。
50 mg/L刚果红反应液：用移液管准确移取 2.5 mL 储备液（1 g/L），用50 ml的容量瓶加水定容，摇匀，备用。
0.1 molL1NaOH溶液: 称取NaOH固体0.4 g，溶解于100 mL去离子水中，待冷却至室温后转移至试剂瓶中，备用。
0.1 molL1HCl溶液: 移取市售3637%的分析纯HCl 9 mL，溶解于1 L去离子水中，摇匀，备用。
1.3 实验准备
实验中所用反应瓶及试管均用1 molL1 HCl溶液浸泡12 h以上，然后分别用自来水和去离子水冲洗干净，放入烘箱中烘干备用。
1.4 实验步骤
该反应在水浴摇床反应器中进行，所使用的温度为T=25℃，故在反应之前要提前预热，保证反应温度一定，而且每次反应在摇床中所放位置均一致，可以使得前后摇匀情况一致减少误差。用分析天平准确迅速称取一定量的纳米硅胶和普通锌粉,并将剩余的普通锌粉封好口存放于真空干燥器中，真空干燥器用真空泵抽气为真空状态，因为锌粉表面活性很强，易被空气氧化并在表面形成氧化锌薄膜，因此开启后应迅速取样，真空贮藏。将称好的锌粉和硅胶置于100 ml反应瓶中，然后把事先用0.1 mol/L的氢氧化钠和0.1 mol/L的盐酸溶液调至相应pH的刚果红溶液50 ml倒入反应瓶，每隔一定时间间隔用注射器取样约1.5 mL，并用0.45 μm水系滤膜过滤除去样液中的锌，硅胶，得到待测的滤液，然后用移液枪准确移取1 mL待测液至25 mL比色管中，用去离子水稀释至10 mL，摇匀，测定其吸光度值，通过计算得到其浓度。
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