铁基非晶活化过硫酸钠降解偶氮染料的研究

发布时间：2020-07-22 11:03

【摘要】：随着工业的发展,伴随而来的水资源的污染也日益恶化。印染行业每年都产生大量色度大且水质变化大的印染废水,一直是废水处理的难题和重要问题。其中又以偶氮染料占比最大,同时其可生化性差,在环境中可被微生物降解而产生“三致”中间产物,对生态环境和人类健康造成巨大威胁。因此,本文以铁基非晶合金为研究对象,以偶氮染料橙黄G(OG)为目标污染物,研究了铁基非晶合金活化过硫酸钠对偶氮染料橙黄G的降解。利用XRD、DSC、SEM等研究了在不同的退火温度下,工业量产的Fe_(78)Si_9B_(13)非晶条带在反应前后的形貌和结构的变化,以及其对偶氮染料OG降解效果的影响。根据实验结果可知,Fe_(78)Si_9B_(13)非晶条带由于独特的原子排布,具有特殊的结构和性能,使其优于相同成分的晶态材料。同时发现降解过程中材料表面的腐蚀形貌也是影响其降解效果的因素之一。在Fe_(78)Si_9B_(13)基础上开发出Fe_(76)Si_9B_(12)Y_3非晶合金条带,在相同的实验条件下,Fe_(76)Si_9B_(12)Y_3非晶合金条带活化过硫酸钠对偶氮染料OG的降解速率高于Fe_(78)Si_9B_(13)非晶合金条带。并通过XPS发现原因在于Y元素的添加使合金中存在更多的低价态Fe原子,使得其具有更高的活性。通过对数据的分析,建立了不同环境因素下,Fe_(76)Si_9B_(12)Y_3非晶合金条带活化过硫酸钠降解偶氮染料OG的动力学模型。模型结果表明:在温度为25℃~40℃、初始pH值1~14、初始OG浓度10 mg/L~50 mg/L、非晶条带用量0.1 g/L~0.7 g/L以及过硫酸钠浓度0.5 mmol/L~2.5 mmol/L,降解过程均符合一级动力学模型,且实验值与模型值吻合良好。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;TG139.8
【图文】：

非晶合金,颜色变化,过硫酸钠,偶氮染料

火温度对 Fe78Si9B13非晶合金条带活化过硫酸钠降解偶氮染料影论反应过程中的直观颜色变化示在 Fe78Si9B13非晶合金活化过硫酸钠降解偶氮染料 O色变化。随着反应进行，颜色逐渐消失。表明随着反应逐步降解。而在反应最后几乎程无色透明状，证明偶氮

曲线,吸光度,过硫酸钠,浓度

图 3.2 OG 浓度与吸光度的标准曲线Fig. 3.2 UV-Vis calibration curve of OG solution at 480 nm了排除过硫酸钠本身单独使用对偶氮染料 OG 降解作用的影响。设 20 mg/L，过硫酸钠浓度为 1 mmol/L 的空白对照实验，即不加入铁带的条件下进行反应，结果如图 3.3 所示，反应 30 min 后 OG 初始，说明过硫酸钠本身具有的氧化性对偶氮染料 OG 的降解作用几乎

曲线,紫外-可见光光谱,非晶,条带

章退火温度对 Fe78Si9B13非晶合金条带活化过硫酸钠降解偶氮染料影响的同退火温度的 Fe78Si9B13非晶合金条带降解效果对比3.4 所示为在实验条件为 25℃恒温水浴中，OG 初始浓度为 20 mg为 1 mmol/L，非晶条带用量为 0.5 g/L 下，反应过程中每隔 1 m器抽取样品(溶液体积大约为 3~4 mL)，并迅速加入 3 μL 甲醇淬清液进行紫外-可见光分光光度计测其吸光度所得紫外-可见光 480 nm 处吸光度除以未反应时初始 0 min 时样品 480 nm 处吸光/C0作为纵坐标，反应时间 t 为横坐标得到 OG 浓度随降解时间变5 所示。通过拟合发现 Fe78Si9B13非晶条带及其于不同退火温度下酸钠降解偶氮染料OG过程中OG浓度随时间变化的曲线均符合一级反应动力学模型如图 3.6 所示，其表达式如下（3.2）所示C0=exp (-k/t) 3.2）中 t 为反应时间，Ct为反应时间 t 时偶氮染料 OG 的浓度，C 的初始浓度，k 为反应的表观反应速率系数。

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