专利名称：一种使染料快速脱色的新方法
技术领域：
本发明涉及一种使染料快速脱色的新方法，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，可使各类染料快速脱色，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H202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各种染料 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，各种染料在短时间内均有很好的脱色效果。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。
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，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l : l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(A。)和光照后的吸光度(A)，从而可以算出染料的脱色率n = (A。-A)/A。X100X，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eaq—，过程如下<formula>formula see original document page 4</formula> 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。 <formula>formula see original document page 4</formula> 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。 <formula>formula see original document page 4</formula>
醌类染料如亚甲基蓝的光催化脱色反应和上面的反应式(3)， (4)和(7)相似
试验结果表明，硝酸根离子和铵离子在反应前后几乎没有变化，这是由于硝酸根
离子和铵离子在反应中可以相互转化，反应方程式如下 <formula>formula see original document page 4</formula>
具体实施例方式
实施例一 以偶氮染料甲基橙为例。光催化脱色实验均在光催化反应器中进行。 光催化反应器由二部分组成，第一部分是一个环型的石英玻璃套管，中间空筒内平放一支 375W中压汞灯(特征波长为365nm)作为紫外光源或平放一支500W氙灯作为模拟太阳光 光源。石英玻璃套管内层夹套通有循环冷却水，可控制反应液温度在3(TC左右；第二部分 是一个开口的直径为12cm的烧杯，在反应开始前向烧杯中加入一定量的反应液和催化剂， 并用磁子不停的搅拌。反应过程中，保持灯源到反应液面的高度为llcm，反应液面测得UV 光的强度约为18300 iiW/cm2。实验过程中，反应液的初始pH值为6.0，甲基橙的初始浓度 为9.5mg/L，硝酸铵的用量为8.0g/L。实验结果表明，光照时间为2h，甲基橙的脱色率为 90. 8%。 实施例二 按上述同样方法催化脱色醌类染料如亚甲基蓝。实验过程中，反应液的 初始pH值为6. 0，甲基橙的初始浓度为2. 4mg/L，硝酸铵的用量为8. Og/L。实验结果表明， 光照时间为2h，亚甲基蓝的脱色率为97. 5% 。
权利要求
一种使染料快速脱色的新方法，其特征是按下述步骤实现1)铵离子和硝酸根离子的双离子共存体系，2)在紫外光或太阳光的照射下即使染料脱色。
2. 如权利要求书l所述的铵离子和硝酸根离子的双离子共存体系，包括由所有的可溶 于水的铵盐，如氯化铵、溴化铵、硫酸铵、碳酸铵、乙酸铵、钼酸铵、硫酸铁铵等；和硝酸盐，如 硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸钙、硝酸铝、硝酸锌、硝酸铁等相互组成的共存体系，还包括硝 酸铵化合物溶于水的溶液。
3. 如权利要求书l所述的染料，包括所有的染料，如偶氮染料和醌类染料等。
4. 如权利要求书1所述的紫外光包括波长小于400nm的所有紫外光。
5. 如权利要求书l所述的一种使染料快速脱色的新方法，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、活性氧化铝等，有利于反应的进行。
6. 如权利要求书l所述的一种使染料快速脱色的新方法，加入亚硫酸铵，亚硫酸钠，硫 代硫酸钠等还原剂，有利于反应的进行。
全文摘要
本发明公开一种使染料快速脱色的新方法，涉及环境污染治理技术领域。其特征是按下述步骤实现1)铵离子和硝酸根离子的双离子共存体系，2)在紫外光或太阳光的照射下即使染料脱色。本发明具有原料广，成本低，反应条件温和，后处理简单，操作方便等特点。在光的照射下，各种染料在短时间内均可以被双离子共存体系脱色，且脱色效率高、速度快。
文档编号C02F103/30GK101704559SQ20091018577
公开日2010年5月12日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者刘伟, 陈士夫 申请人:淮北煤炭师范学院