Ni基催化剂处理甲基橙废水动力学及机理研究吴正雷彭文博董凯摘要：以γ-Al2O3为载体，利用浸渍法自制Ni2O3-MnO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂催化次氯酸钠处理甲基橙废水，探讨了甲基橙降解的反应动力学和热力学，并运用紫外-可见吸收光谱研究甲基橙的降解机理。结果表明：降解甲基橙反应为一级反应，其反应速率常数受到甲基橙初始浓度和反应温度的影响，反应活化能为25305.74J/mol。此外，根据紫外-可见吸收光谱初步推测了甲基橙的降解机理主要包括脱甲基化和裂解开环等反应，最终甲基橙被分解成苯酚、对苯二酚、苯醌和丁烯二酸等中间产物。关键词：催化氧化;次氯酸钠;甲基橙;动力学;降解机理：X703.1文献标识码：A：1671-0460（2020）05-0850-05Abstract：SupportedNi2O3-MnO2-CeO2/-Al2O3catalystswerepreparedbyimmersionmethodwith-Al2O3ascarrier.Thecatalystswereappliedtotreatthemethylorangewastewater.KineticsandthermodynamicswerediscussedandthedegradationmechanismofmethylorangewastewaterwasstudiedbyUV-visibleabsorptionspectra.Theanalysisresultofreactionkineticsrevealedthatthedegradationofmethylorangewasfirst-orderkineticsandthereactionvelocitywasaffectedbymethylorangeinitialconcentrationandthetemperature.Thereactionactivationenergywas25305.74J/mol.AnalyticalresultofUV-visibleabsorptionspectraindicatedthepyrolysisreactionsofmethylorangemainlyincludeddemethylationandopenringreactions，finallymethylorangewasdegradedintointermediates，suchasphenol，hydroquinone，benzoquinoneandbutenedioicacidandsoon.Keywords：Catalyticoxidation;Sodiumhypochlorite;Methylorange;Dynamics;Degradationmechanism次氯酸钠俗称漂白水，在常温下即有高效的氧化作用，因此常用作消毒剂、漂白剂[1]。在废水（尤其是印染废水）色度去除方面具有独特的优势，但由于次氯酸钠稳定性较差，较高的温度或日光照射容易导致其发生分解，生成NaClO3、NaCl和HCl等副产物，降低了次氯酸钠的利用率。针对次氯酸钠的上述缺点，国内外学者研究证实镍基催化剂能促进NaClO产生强氧化性的新生态氧[O]，可以有效提高NaClO的反应速率和氧化性[2，3]。这是由于镍基催化剂具备价态可变的特性，能够促进氧化还原循环进行[4，5]。龚雪君[6]采用Ni2O3/AC催化剂，以NaClO为氧化剂，催化氧化蒽醌染料中间体1-氨基蒽醌废水。实验结果表明，Ni2O3/AC催化剂在碱性环境下对废水有较好的处理效果，COD去除率达到85.1%，脱色率达到96.5%。目前对Ni基催化剂催化次氯酸鈉氧化有机废水的动力学和降解机理研究较少，本研究采用浸渍法自制负载型Ni2O3-MnO2-CeO2/γ-Al2O3非均相催化剂，用于催化次氯酸钠处理甲基橙模拟的印染废水，通过紫外可见光谱分析探讨Ni基催化剂催化氧化降解甲基橙的动力学规律，推测反应机理和反应历程，为Ni基催化剂的工程应用提供初步的理论依据。1实验部分1.1试剂与仪器试剂：甲基橙，分析纯，上海迈坤化工有限公司;次氯酸钠（有效氯为5.2%，下同），化学纯，东茂化学试剂有限公司;氢氧化钠、浓硫酸，分析纯，浙江三鹰化学试剂有限公司;硝酸镍，分析纯，廊坊鹏彩精细化工有限公司;高锰酸钾、硝酸铈，分析纯，国药集团化学试剂有限公司。仪器：PHS-3C型pH计，广州佳仪精密仪器有限公司;双杰JJ523BC型电子天平，昆山托普泰克电子有限公司;CLJB-09型磁力搅拌器，北京中西远大科技有限公司;UV1900型双光束紫外-可见光分光光度计，山东达普机械制造有限公司;WLT-14SM型马弗炉，河南威尔泰炉业有限公司;HH-8型恒温水浴锅，江苏金坛市中大仪器厂;DHG型立式鼓风干燥箱，无锡玛瑞特科技有限公司。1.2催化剂的制备取适量?3～5mm球型γ-Al2O3载体，置于干燥箱中在80～100℃下干燥至恒重后倒入一定浓度的硝酸铈溶液中，搅拌30min后静置24h，在110℃干燥6h，再置于马弗炉中在一定温度下焙烧6h，最后再次浸渍硝酸镍和KMnO4的混合溶液，重复上述实验步骤，得到Ni2O3-MnO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂[7]。1.3分析方法用UV1900型双光束紫外-可见光分光光度计在400～600nm扫描甲基橙...