偶氮染料光解特性的研究

偶氮染料光解特性的研究

陈俊

陈俊

安徽国祯环保节能科技股份有限公司安徽合肥230088

摘要：偶氮染料由含有一个或多个氮氮双键，且两个氮原子的单键常连接苯、萘等芳基化合物，属于典型的难降解有机物，传统的生物处理工艺对该类废水处理效果往往不能满足日益严格的出水水质要求。本研究主要采用传统的紫外光照处理偶氮染料，分析偶氮染料－－AO7在紫外光解过程中一些重要特性。利用紫外光照实验装置来降解AO7，研究其紫外光解过程中外在的影响因素主要包括初始浓度、pH、紫外光强、以及各因素之间交叉影响。

关键词：偶氮染料；酸性橙7；紫外光解

前言：纺织业目前作为中国节能减排行业，对环境造成了严重污染。随着新型化学纤维及印染技术的发展，大批新型染料获得使用，这也导致了大量难降解有机污染物进入印染废水，给印染废水处理带来了巨大压力。如何更加有效的处理偶氮染料迫在眉睫[1]。随着染料工业的不断发展，为了满足工业需求，通过人工合成一些染料，这些染料能够抵挡外界的光线的照射等影响，防止褪色。偶氮染料、PVA浆料、人造丝皂化物以及大量新型助剂的广泛应用，使得大量难降解的有机污染物进入到印染废水中，增加了印染废水处理的难度，废水中的染料能吸收光线，降低水体透明度，影响水生生物和微生物生长，不利于水体自净，同时易造成视觉上的污染。严重污染的水体会影响到人类的健康。因此，对染料的排出必须严格控制。

1材料与方法

1.1紫外光照实验装置

本实验主要采用紫外光照实验装置（曝气装置、升降台、由表面皿、254nm紫外灯管（Philips）、暗箱等组成）。

1.2材料

本次实验研究的目标污染－－酸性橙7（AO7）、烧杯、玻璃棒、表面皿、保鲜膜、容量瓶、一次性滴管、移液管、一次性口罩、一次性手套等。

本次实验常用的实验仪器主要有AcademicMilli-Q纯水机[1]，BG-2254UVC紫外光强测试仪[2]等。

1.3分析方法

酸性橙7（AO7）浓度的检测主要采用紫外分光光度仪（UV-2550），其最大吸收波长为483nm[3]，采用全波段扫描，波长范围为200-600nm。

2结果分析

2.1影响AO7紫外光解的主要因素

2.1.1溶液初始浓度对AO7紫外光解的影响

将酸性橙7母液稀释至不同初始浓度。研究不同初始浓度对紫外光解的影响。经研究表明随着酸性橙7浓度越高，其降解速率越小。浓度为20mg/L的降解速率分别比100mg/L、200mg/L快。

2.1.2溶液初始pH值对AO7紫外光解的影响

为研究初始pH对紫外光解的影响，在相同浓度条件的情况之下，利用不同浓度的盐酸（1mol/L，0.1mol/L，0.01mol/L）和氢氧化钾（1mol/L，0.1mol/L，0.01mol/L），调溶液的pH，利用精密pH试纸测定其pH。所调的pH分别为3.0，7.5，9.5。根据结果表明在酸性条件的光解速率比碱性和中性条件的光解快。因此在酸性条件下，其光解速率最好。

2.2.3光照强度对AO7紫外光解的影响

在适宜浓度、pH为中性条件下，设置光照强度为1.0mW/cm2、0.5mW/cm2、0.2mW/cm2。光照强度越强，其降解速率越快，1.0mW/cm2的降解速率比0.5mW/cm2、0.2mW/cm2快。因此光照强度在一定范围内，随着光照强度的增加其降解速率逐渐增大。

2.1.4因素间的交叉作用对AO7紫外光解影响

为了研究AO7初始浓度、初始pH和光照强度等影响因素共同作用下对AO7的去除影响效果[4]，本研究主要采用响应曲面法（RSM）手段进行分析。研究的内容主要包括试验设计、数据分析和模型建立。下面主要是针对不同的条件进行设置其中有通过光照强度作为可控变量，初始浓度和初始pH作为设定好的条件，来研究在初始浓度和pH相同的条件下，光照强度对AO7紫外光解的影响。从中选取最优的降解条件或者说是最快的降解条件。这也为后期实验过程中遇到的问题提供依据。

研究结果如下：

（1）在初始浓度和初始pH设定好的的条件下，通过改变辐照剂量，来看其去除效果，得出辐照剂量越强，其去除效果越好。同样在初始浓度低，初始pH为酸性条件下，去除效果最好。因此，在设定的酸性、碱性、和中性以及梯度浓度条件下，当辐照剂量发生改变的时候，其AO7的降解效果会有所不一样。

（2）在初始浓度和辐照剂量设定好的的作用下，通过调节初始pH分别为酸性、中性、碱性条件下，看其去除效果，得出在酸性条件下的去除效果要大于在中性、碱性条件下的去除效果。同时在酸性条件下，初始浓度低，辐照剂量大的，其去除效果最好。

（3）初始pH和吸收剂量设定好的情况下，随着初始浓度的增加，AO7的去除率在逐渐减小，同时在pH为酸性、中性、碱性条件下，辐照剂量不变的情况下，随着初始浓度的增加，在酸性条件下的AO7的去除率要高于在中性和碱性条件下的去除率。

结语：

影响AO7紫外光解的主要因素主要包括初始浓度、pH、光照强度，其条件的改变会直接影响AO7的光解效果。针对初始浓度，其浓度越高，AO7的紫外光解的去除率越低，这也说明AO7作为难降解有机污染物，其去除效果与初始浓度有着密不可分的关系。溶液初始pH在紫外光解过程中也同样起到了关键作用，通过设置三个范围（酸性、碱性、中性）来紫外光解AO7，结果发现在酸性条件下的降解效果要好于在中性和碱性条件下的降解效果。同样，紫外光强也是重要的一个影响因素。设置梯度光照强度也证实了光照强度越大，其紫外光降解效果越好。

其次，各种交叉因素之间的条件改变对酸性橙7的光解效果较大，因此也要综合考虑。

参考文献：

[1]梁佳，曹明明.印染废水特点及其处理技术[J].地下水，2011.33.

[2]江立文，周岳溪.偶氮染料4BS光催化降解的特性研究[J].环境工程，2001，19(1)：59-62.

[3]齐普荣，王光辉.光降解偶氮染料的研究进展[J].染料与染色，2007，44(2)1-4.

[4]马春燕，杨波.针织印染废水处理回用的中试实验[J].水处理技术，2008，19(2)：145-147.