專利名稱：一種使染料快速脫色的新方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使染料快速脫色的新方法，在紫外光的照射下，銨離子和硝酸根
離子組成的雙離子共存體系，可使各類染料快速脫色，屬于環(huán)境污染治理技術領域。
背景技術：
染料被廣泛應用于紡織、顏料、皮革、印刷、食品、化妝品、攝影和制衣工廠等，染料 在給人們帶來方便、美好生活的同時，又造成了嚴重的環(huán)境污染。據統(tǒng)計，在紡織印染廠的 生產過程中，大約有10_15%的染料作為污水被排放掉。這些污水有毒又不易生物降解，且 對物理化學處理方法的抵抗力非常強，特別是染料廢水中的顏色很難去除。與其他污染物 廢水相比，廢水中只要有微量的染料存在，顏色就清晰可見并顯著影響水質。因此尋找一種 快速使廢水中染料顏色脫除的有效方法與其他無色的有機化合物相比顯得更為重要。目前 傳統(tǒng)的處理方法有活性碳吸附法，凝結_絮凝法，膜過濾法，超過濾法，電凝法，化學沉淀 法等。近年來，各種各樣的氧化技術，如臭氧化催化作用，以H202為基礎的氧化法和光催化 作用等也被應用于染料廢水的處理。然而這些方法脫色均不理想，且易造成二次污染。最 近，我們發(fā)現，在紫外光的照射下，銨離子和硝酸根離子組成的雙離子共存體系對各種染料 具有很強的脫色能力。偶氮染料，如甲基橙、剛果紅、酸性紅G、橙黃G等；醌類染料，如亞甲 基藍、羅丹明B、曙紅B、吡啰紅G、堿性品紅、維多利亞藍B、二甲苯藍FF等在紫外光的照射 下短時間內都能被脫色且效果明顯。本發(fā)明是一種非常有前途的處理染料廢水的方法，也 將為染料脫色提供一個新的視野。同時本發(fā)明也有可能在有機合成領域為合成新的化合物 開辟路徑。 本發(fā)明是在紫外光(太陽光)的照射下，利用由銨離子和硝酸根離子組成的雙離 子共存體系對染料進行脫色。結果表明，各種染料在短時間內均有很好的脫色效果。本發(fā) 明具有原料廣、成本低、反應條件溫和、后處理簡單和操作方便等特點。

發(fā)明內容
在紫外光的照射下，利用銨離子和硝酸根離子組成的雙離子共存體系對染料進行 直接脫色，且脫色效果很好。銨離子和硝酸根離子組成的雙離子共存體系在反應中一方面 作為反應物，同時另一方面起著光催化劑的作用，本發(fā)明具有原料廣、成本低、反應條件溫 和、后處理簡單和操作方便等特點。 本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實現將溶于水的染料作為反應物，加入銨離 子與硝酸根離子的摩爾比為l : l的銨鹽和硝酸鹽，然后在紫外光下照射，使染料脫色。銨 離子與硝酸根離子的濃度應在0-8g/L范圍內。用分光光度計分別測出溶液在光照前吸光 度(A。)和光照后的吸光度(A)，從而可以算出染料的脫色率n = (A。-A)/A。X100X，根據 脫色率的大小判斷該體系對染料的脫色效果。本發(fā)明具有原料廣、成本低、反應條件溫和、 后處理簡單和操作方便等特點。染料脫色的過程如下
在紫外光的照射下，產生水合電子eaq—，過程如下<formula>formula see original document page 4</formula> 染料的脫色率較高，與水合電子是有密切關系的。水合電子與偶氮染料如甲基橙 或醌類染料如亞甲基藍反應，導致發(fā)色基團迅速被打破。水合電子與偶氮染料中的發(fā)色基 團(_N = N_)反應很快先生成新的自由基陰離子，然后迅速質子化生成偕腙肼自由基。 <formula>formula see original document page 4</formula> 同時，由于銨離子水解使硝酸銨溶液呈酸性。在酸性條件下，水合電子與氫離子迅 速反應，生成氫自由基，氫自由基與偕腙肼自由基再接著發(fā)生反應。 <formula>formula see original document page 4</formula>
醌類染料如亞甲基藍的光催化脫色反應和上面的反應式(3)， (4)和(7)相似
試驗結果表明，硝酸根離子和銨離子在反應前后幾乎沒有變化，這是由于硝酸根
離子和銨離子在反應中可以相互轉化，反應方程式如下 <formula>formula see original document page 4</formula>
具體實施例方式
實施例一 以偶氮染料甲基橙為例。光催化脫色實驗均在光催化反應器中進行。 光催化反應器由二部分組成，第一部分是一個環(huán)型的石英玻璃套管，中間空筒內平放一支 375W中壓汞燈(特征波長為365nm)作為紫外光源或平放一支500W氙燈作為模擬太陽光 光源。石英玻璃套管內層夾套通有循環(huán)冷卻水，可控制反應液溫度在3(TC左右；第二部分 是一個開口的直徑為12cm的燒杯，在反應開始前向燒杯中加入一定量的反應液和催化劑， 并用磁子不停的攪拌。反應過程中，保持燈源到反應液面的高度為llcm，反應液面測得UV 光的強度約為18300 iiW/cm2。實驗過程中，反應液的初始pH值為6.0，甲基橙的初始濃度 為9.5mg/L，硝酸銨的用量為8.0g/L。實驗結果表明，光照時間為2h，甲基橙的脫色率為 90. 8%。 實施例二 按上述同樣方法催化脫色醌類染料如亞甲基藍。實驗過程中，反應液的 初始pH值為6. 0，甲基橙的初始濃度為2. 4mg/L，硝酸銨的用量為8. Og/L。實驗結果表明， 光照時間為2h，亞甲基藍的脫色率為97. 5% 。
權利要求
一種使染料快速脫色的新方法，其特征是按下述步驟實現1)銨離子和硝酸根離子的雙離子共存體系，2)在紫外光或太陽光的照射下即使染料脫色。
2. 如權利要求書l所述的銨離子和硝酸根離子的雙離子共存體系，包括由所有的可溶 于水的銨鹽，如氯化銨、溴化銨、硫酸銨、碳酸銨、乙酸銨、鉬酸銨、硫酸鐵銨等；和硝酸鹽，如 硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鎂、硝酸鈣、硝酸鋁、硝酸鋅、硝酸鐵等相互組成的共存體系，還包括硝 酸銨化合物溶于水的溶液。
3. 如權利要求書l所述的染料，包括所有的染料，如偶氮染料和醌類染料等。
4. 如權利要求書1所述的紫外光包括波長小于400nm的所有紫外光。
5. 如權利要求書l所述的一種使染料快速脫色的新方法，加入固體吸附劑，如硅膠、活 性炭、吸附樹脂、黏土、硅藻土、分子篩、活性氧化鋁等，有利于反應的進行。
6. 如權利要求書l所述的一種使染料快速脫色的新方法，加入亞硫酸銨，亞硫酸鈉，硫 代硫酸鈉等還原劑，有利于反應的進行。
全文摘要
本發(fā)明公開一種使染料快速脫色的新方法，涉及環(huán)境污染治理技術領域。其特征是按下述步驟實現1)銨離子和硝酸根離子的雙離子共存體系，2)在紫外光或太陽光的照射下即使染料脫色。本發(fā)明具有原料廣，成本低，反應條件溫和，后處理簡單，操作方便等特點。在光的照射下，各種染料在短時間內均可以被雙離子共存體系脫色，且脫色效率高、速度快。
文檔編號C02F103/30GK101704559SQ20091018577
公開日2010年5月12日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權日2009年12月2日
發(fā)明者劉偉, 陳士夫 申請人:淮北煤炭師范學院