H3cbic-Cd配合物对四种染料降解的研究

李建晴，武世斌，王 翠

(晋中学院 化学化工学院， 山西 晋中 030169)

引言

合成染料现如今被广泛应用于纺织、食品等染料工业，约有10%在使用过程中以污水形式直接排放掉[1]。复杂的芳环结构、化学稳定性高以及生物可降解性低是合成染料的共同特征，同时致突变性、致癌和其它毒性也是多数染料及代谢中间产物共同具有的特征，因此染料成为重要的环境污染之一。处理污水染料的传统方法效率较差，物化法[2]容易产生二次污染且运行成本较高。新兴的生物法染料去除率较低[3]且往往伴有腐臭味[4，5]，物理法没有有效将其降解为无毒小分子物质[6]，成本和运行费用高，技术不成熟[7]没有被广泛采用。传统的化学方法[8]则由于形成一些有毒有害的副产品，氧化设备复杂，处理成本较高，能耗大，对亲水性染料的处理效果相对较差。金属配合物(MOFS)在吸附、催化、光学方面有很好的应用且制备方便，1-(4-苯甲酰基)-1H-苯并咪唑-5，6-二乙酸(H3cbic)结构见图1，由于含有电负性强的氮原子和末端羧基，所以是一种良好的配体，可以和许多金属离子形成配合物，H3cbic—Cd配合物具有很好的吸附性[9]。

文章利用H3cbic-Cd具有较好吸附性的特性，采用分光光度法[10，11]对罗丹明B、健那绿、丁基罗丹明B、丽春红四种染料进行了降解实验研究。实验方法成本低，操作简单，有较高的准确度，运行成本低，对寻求有效降解染料的方法有一定的意义。

图1 H3cbic的结构

1. 实验部分

1.1 仪器与试剂

TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)；UV-1200紫外可见分光光度计(上海美谱达有限公司)。

健那绿、丽春红、罗丹明B(天津市北辰方正试剂厂)、丁基罗丹明B(北京化工厂)配成0.01mol/L的储备液，使用稀释成3×10-4mol/L。配体(H3cbic)(天津多福源实业有限公司)，硫酸镉(北京化工厂)。

1.2 实验方法

1.2.1 配合物的制备

分析天平称取0.1g硫酸镉，吸量管分别量取0.05mLH3cbic，3mL乙腈，4mL水；将上述药品放入反应釜中，玻璃棒搅拌溶解，160℃的烘箱中放置三天后，胶头滴管吸取反应釜中的水分，用酒精冲洗过后晾干，即可制得H3cbic-Cd配合物。

1.2.2 染料与配合物作用

4组比色管，每组2支，用移液管分别量取四种染料溶液各15mL于四组比色管中，测量其初始的吸光度值A0，称取适量的H3cbic-Cd配合物分别加入到每组的1号比色管中，2号比色管不加作为对照；每隔20分钟测量各组溶液的吸光度At，直到其吸光度不再发生变化。配合物对染料不同时间的降解用ΔA=At-A0来表示。

2. 结果与讨论

2.1 丁基罗丹明B的吸收光谱图及数据分析

在λ=400～600 nm的范围内，通过TU—1901双光束紫外-可见分光光度计扫描丁基罗丹明B溶液的吸收光谱，结果见图2，丁基罗丹明B的λmax=556 nm。

图2 丁基罗丹明B的吸收光谱图

通过H3cbic-Cd配合物与丁基罗丹明B进行作用，同时在它的最大吸收波长下每隔20min测定一次其吸光度变化，从而得知H3cbic—Cd对染料的降解能力，结果见图3。

由图3 H3cbic-Cd配合物与丁基罗丹明B染料作用与染料吸光度随时间的变化可知,加入H3cbic-Cd配合物对丁基罗丹明B降解的速率较快。

2.2 健那绿的吸收光谱图及数据分析

在λ=500～700 nm的范围内，通过TU—1901双光束紫外-可见分光光度计扫描健那绿溶液的吸收光谱，结果见图4，健那绿的λmax=607 nm。

图3 丁基罗丹明B吸光度随时间的变化

图4 健那绿的吸收光谱图

通过H3cbic-Cd配合物与健那绿进行作用，同时在它的最大吸收波长下每隔20min测定一次其吸光度变化，从而得知H3cbic-Cd对染料的降解能力，结果见图5。

图5 健那绿吸光度随时间的变化

由图5 H3cbic-Cd配合物与健那绿染料作用与染料吸光度随时间的变化可知,加入H3cbic-Cd配合物对健那绿降解的速率更快。

2.3 丽春红的吸收光谱图与数据分析

在λ=350～600 nm的范围内，通过TU—1901双光束紫外-可见分光光度计扫描丽春红溶液的吸收光谱，结果见图6，丽春红的λmax=505 nm。

图6 丽春红的吸收光谱图

通过H3cbic-Cd配合物与丽春红进行作用，同时在它的最大吸收波长下每隔20min测定一次其吸光度变化，从而得知H3cbic-Cd对染料的降解能力，结果见图7。

图7 丽春红吸光度随时间的变化

由图7 H3cbic-Cd配合物与丽春红染料作用与染料吸光度随时间的变化可知,加入H3cbic-Cd配合物，对染料丽春红降解效果不是太明显。

2.4 罗丹明B的吸收光谱图与数据分析

在λ=450～600 nm的范围内，通过TU—1901双光束紫外-可见分光光度计扫描罗丹明B溶液的吸收光谱，结果见图8，罗丹明B的λmax=556 nm。

图8 罗丹明B的吸收光谱图

通过H3cbic-Cd配合物与罗丹明B进行作用，同时在它的最大吸收波长下每隔20min测定一次其吸光度变化，从而得知H3cbic-Cd对染料的降解能力，结果见图9。

图9 罗丹明B吸光度随时间的变化

由图9 H3cbic-Cd配合物与罗丹明B染料作用与染料吸光度随时间的变化可知,加入H3cbic-Cd配合物与不加配合物，染料罗丹明B都有降解作用，且二者的降解效率都在11.1%左右，因此加入H3cbic—Cd配合物对染料罗丹明B降解效果也不是太明显。

2.5 H3cbic-Cd配合物对模拟样品中四种染料降解的比较

图10 四种染料降解效果对比图

将H3cbic-Cd配合物加入四种染料的模拟污水样品中，测量H3cbic-Cd配合物对污水中四种染料的降解情况，结果见图10。结果表明，加入H3cbic-Cd配合物对丽春红染料的降解作用不明显；对罗丹明B染料有降解作用但是与罗丹明B本身降解效率(11.1%)相差不大；加入H3cbic-Cd配合物对染料降解效果最好的染料是丁基罗丹明B和健那绿，但是在染料中加入H3cbic-Cd配合物后，随着放置时间的延长，配合物对染料的降解效率趋于稳定，大约在100min以后，降解作用趋于稳定没有显著变化。

3. 结论

通过利用H3cbic-Cd配合物具有较好吸附性的特性，应用光度法对罗丹明B、健那绿、丁基罗丹明B、丽春红四种染料进行了不同条件下的降解实验研究。同时测量了H3cbic-Cd配合物对模拟污水样品中四种染料的降解实验研究，结果表明：H3cbic-Cd配合物在四种染料中降解效率最好的是丁基罗丹明B和健那绿，对于罗丹明B降解效率和自身随着光照和时间放置降解效率相差不大，对于丽春红染料的降解效果不明显。