偶氮染料甲基橙的降解研究綜述

張靜玉，苑 蕾

(營口理工學院，遼寧 營口 115014)

偶氮染料甲基橙的降解研究綜述

張靜玉，苑 蕾

(營口理工學院，遼寧 營口 115014)

以甲基橙為代表，綜述了我國偶氮染料降解技術的發展，其中包括光催化反應技術、超聲波技術、微波技術、電化學處理技術，這些技術的降解效果均能達到90%以上。光催化技術主要側重于紫外及自然光源降解及催化劑種類對降解技術的影響；超聲與微波技術則更側重于儀器的性能研究；電化學顯著特點是降解產物為更徹底更無害的氣體，但耗費電能，制約其發展。

甲基橙；降解技術：偶氮染料

偶氮染料是合成染料中品種和數量最多的一類，約占一半以上。如果偶氮染料降解處理不好，則偶氮染料污染物將隨廢水直接排放到水里，由于污染物含量高、 污染性強、 堿性大、 水質變化大、 可生化性較差等特點將大大破壞生態環境，從而進一步影響人類健康。甲基橙是一種比較難降解的偶氮染料，同時甲基橙的水溶液具有酸堿指示劑和染料的雙重特征[1]，目前合成染料中將甲基橙作為代表性的染料之一 ，研究其降解技術將更有代表性，有助于分析偶氮染料的降解處理技術，更有參考與實踐價值，目前存在的降解技術有：

1 光催化反應

中國在80年代末環境污染控制領域開始應用光催化氧化技術，與傳統水處理技術中以污染物的相轉移、分離、 濃縮為主的物理方法相比，具有明顯的污染物降解徹底、節能、 高效等優點。王怡中等人在二十年前采用石英冷阱和500W 中壓汞燈，常溫條件下，光照 10min。

偶氮染料脫色率達97. 4%，實驗同時研究了影響甲基橙光催化脫色速率相關的因素有電光源功率、 反應器材、 反應溶液溫度、 催化劑種類及催化劑投加量，其中催化劑活性和光照強度是影響反應速率的關鍵[2]。即使是同一型號的催化劑由于產地不同降解率為33.8%～98.3%。由于太陽光在照射地面的時候僅僅有4%的紫外光源，若能用自然光應用降解技術，將大大節約能源。鐘妮華等人以自然光照射在催化劑方面開展了研究，并得出以 Fe2(C2O4)3/H2O2為媒質，光照1h，甲基橙降解率達到92%[3]。在光催化技術不斷發展過程中，如何利用更高效催化劑進行降解，始終是研究的熱點問題。唐春[4]研究了 半導體催化劑ZnO 對光催化降解甲基橙的動力學行為。得出了在半導體催化劑的作用下，降解效果較好，而且通過對溫度對降解效果的比較，得出溫度對本反應影響不大，因此半導體催化劑降低了對能源的要求，這也說明ZnO 在降解甲基橙有重要的應用前景。而多酸化學由于其具有較強的氧化性和酸性，做為有機合成方面的催化劑已經得到世界的認可，而將多酸化學應用與降解當時研究技術并不多，朱秀華[5]等人研究了以多酸代表物磷鎢酸、硅鎢酸為光催化劑，研究表明磷鎢酸做為光催化劑效果好于硅鎢酸，紫外燈照射三小時，降解可達到90.5%。

2 超聲波技術

超聲波技術的引入, 給化學工程注入了新的活力，它可以有效地優化許多化工過程，并能產生許多常規方法不能產生的結果[6]。超聲波降解污水技術， 是從20 世紀90 年代發展起來的新型水處理技術。超聲波廢水處理技術因具有無二次污染、 設備簡單、 應用面廣等特點，近年來備受關注。樊艷茹[7]等人實驗證明使用超聲波降解水中甲基橙過程快速簡便， 降解效果非常好， 在最優實驗條件下只需超聲降解 20min 降解率就可達到 91.79%，由于是超聲技術，因此對聲能密度及超生頻率有一定要求，如果控制不好，將影響降解效果。但使用超聲降解低濃度甲基橙溶液具有可行性和實用性， 為進一步開發利用超聲降解技術提供了實驗依據。

3 微波技術

微波輻射效應明顯，是一 種 超 高 頻 電磁波，具有穿透性、熱慣性小、似光性、非電離性等特點，目前應用比較廣泛，不僅僅應用于萃取、促進有機反應等，而且近年來將微波輻照技術用于治理環境污染物質這一新的研究領域，其特點是快速、高效和不污染環境。處理方式主要有兩種，一種為直接微波輻射，另外一種為先用活性炭吸附然后微波輻射活性炭。嚴蓮荷[8]等人采用了第二種微波處理技術，用催化氧化法處理模擬甲基橙廢水, 考察了微波功率、輻射時間、H2O2用量、活性炭用量對甲基橙去除率的影響。得出了在H2O2用量 10 mL/L、微波功率 630 W、活性炭用量 10 g/L、輻射時間 9 min的條件下, 甲基橙的去除率達到 90% 左右, 微波技術的發展有了兩個突破，首先催化劑易得價格低廉，而且輻射時間短效果好，并對實際染料廢水、 煉焦廢水、煉油廢水、 餐飲廢水進行了處理, 取得了滿意的結果。

4 電化學處理法

電化學處理法具有降解效率高，占地面積小，可以深度降解偶氮燃料，最終產物為二氧化碳和水，是一種環境友好型的技術方法。侯儉秋[9]等人采用鈦網為陰極、不銹鋼為陽極, , 以電催化氧化法降解甲基橙溶液, 得到了較好的降解效果。研究表明, 在溶液 pH值為 2的條件下外加電壓為低壓時, 降解 100mg /L的甲基橙溶液 80min, COD可降至 90mg/L，甲基橙的降解率可達 93.1%。由于降解時間較長，能耗高而限制了其進一步的推廣應用, 如何降低能耗是下一步的發展方向。

5 結論

綜上所述，偶氮降解技術的發展建立在新的科技應用而生的情況下，光催化技術、超聲技術、微波技術、電催化氧化技術以上方法在降解效率上面均取得了較好的效果，而催化劑、反應條件等的研究將縮短了降解時間，提高了降解效率。因此如何降低降解成本是進一步研究技術難題。

[1] 唐明明,劉 葵, 梁 敏, 等. 均相催化與多相催化降解甲基橙廢水[J]. 山東化工, 2005, 34( 2): 7- 10 .

[2] 王怡中,符雁, 湯鴻霄.甲基橙溶液多相光催化降解研究[J].環境科學，1998，19(1)：1-4.

[3] 鐘妮華，許嘉琳，薛紀渝.日光作用下草酸鐵/ 過氧化氫體系中偶氮染料降解的試驗研究[J].太陽能學報，1999，20(1)：1-4

[4] 唐 春, 楊宗璐. ZnO 光催化降解甲基橙初步研究[J].云南化工，2000，27(3)：4-6.

[5] 朱秀華，李海成，王煒. 硅鎢酸光催化降解甲基橙溶液研究[J].大連鐵道學院學報,2001，22(1)：101-103.

[6] 杜 軍, 劉作華, 陶長元, 等. 減壓膜蒸餾分離含 Cr6+水溶液的實驗研究[J]. 膜科學與技術, 2000, 20( 3): 14- 14.

[7] 樊艷茹，黃宇，王顯祥.等. 超聲波降解水中甲基橙的實驗研究[J].中國測試,2011,37(1):41-43.

[8] 嚴蓮荷等. 微波催化氧化法處理甲基橙廢水[J].化工環保,2004，24(1):38-40.

[9] 侯儉秋, 趙吉壽，顏 莉，等. 電催化氧化法降解甲基橙染料的研究[J].云南民族大學學報 (自然科學版 ),2007，16(1):29-32.

(本文文獻格式：張靜玉，苑 蕾.偶氮染料甲基橙的降解研究綜述[J].山東化工，2017，46(06)：157-158.)

Research on the Degradation of Azo Dye Methyl Orange

ZhangJingyu,YuanLei

(Yingkou Institute of Technology， Yingkou 115014，China)

Epresented by methyl orange, azo dye degradation technology development in China are reviewed, including the photocatalytic reaction technology, ultrasonic technology, microwave technology, electrochemical processing technology.The technology of degradation effect can reach above 90%. Mainly focus on the ultraviolet photocatalytic technology and natural light degradation and kinds of catalysts for degradation technologies; Ultrasound and microwave technology is more focused on the performance of the instrument; Electrochemical characteristics of the decomposed into harmless gas, a more thorough but took power, restricting its development.

methyl orange; degradation technology; azo dye

2017-02-13

張靜玉(1981—)，女，遼寧營口人，碩士研究生，主要從事有機合成研究。

X703

A

1008-021X(2017)06-0157-02