本發明屬于環境保護技術領域，具體一種甲基橙降解劑及其制備方法。

背景技術：

我國水污染狀況日趨嚴重，現有的治理技術及設施急需更新改造，一些高新技術由于運轉費用過高而限制了其在國內的發展。美國環保局公布的129種基本污染物中，有9類共114種是有機污染物。其中，有機染料甲基橙成為工業廢水中典型的高難度難降解有機污染物。含甲基橙類染料廢水具有成分復雜、色度高、排放量大、毒性大、可生化性差的特點，一直是廢水處理中的難題。

目前甲基橙類染料廢水處理包含生物處理法和物化處理法。生物法通過生物的吸附、空氣吹脫微生物、進行新細胞物質的合成，消耗而降解。生物處理法具有運行費用低，易于管理的優點，但同時又具有占地面積大，投資費用高，受廢水成分和濃度的限制，停留時間長等缺點。物化處理法主要有:混凝沉淀法、吸附法、化學氧化法等，目前應用最廣泛的方法是光催化氧化法，在染料廢水處理中顯示出極大的潛力。光催化氧化法主要是使氧化劑分解起作用，促進氧化劑發生鏈式反應而產生高氧化性的基團或離子，攻擊廢水中的有機物。適用于有生物毒性的和難降解的有機污染物，可使大多數難降解有機物氧化或偶合。光催化降解技術具有常溫常壓下就可進行，能徹底破壞有機物，氧化效率高，分解速度快，沒有二次污染等優點，但藥劑費用高，反應裝置較復雜，處理成本較高。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的是提供一種甲基橙降解劑及其制備方法，可有效降低因反應裝置較復雜，導致處理成本較高的問題。

本發明提供一種甲基橙降解劑，其結構如通式(i)所示：

通式(i)中r1～r5分別為no2、oh、h、och3、och2ch3、

cf3、cooh或鹵素中的一種。

所述通式(i)中r1～r5中任意三個取代基為h。

所述通式(i)中r1～r5中任意四個取代基為h。

所述鹵素為f、cl或br。

一種甲基橙降解劑的制備方法，其特征在于：將2.0mmol2,3-二甲基-2,3-二羥胺基丁烷溶于40ml精制甲醇中，室溫攪拌，加入1.0mmol以r1～r5取代的苯甲醛中，回流反應24h，溶液中有白色沉淀析出，減壓除去甲醇，殘余物懸浮于20mlch2cl2中，冰水浴冷卻，將2.8mmolnaio4溶于5ml水中，劇烈攪拌下緩慢加入到反應體系中，滴畢后繼續反應0.5h，停止反應，有機相用水洗一次，取有機相用無水硫酸鎂干燥，蒸除溶劑得藍色油狀物，柱層析分離得到藍色粉末。

所述的甲基橙降解劑在廢水中染料甲基橙降解的應用。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明提供的降解劑中氮氧自由基是含c、n、o和自旋單電子的一類具有穩定結構有機化合物，其可以直接攻擊廢水中的有機物，常溫常壓下就可以進行，實施方便，可以快速徹底地降解印染廢水中的甲基橙，氧化效率高，分解速度快，且自身無毒，不會產生二次污染；配置工藝簡單價廉，并且無需投入大量的資金購買設備和占地建廠，節約資源資金。

附圖說明

圖1為實施例1的化合物1對甲基橙的降解圖；

圖2為實施例3的化合物4對甲基橙的降解圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

一種甲基橙降解劑，其結構如通式(i)所示：

通式(i)中r1～r5分別為no2、oh、h、och3、och2ch3、cf3、cooh或鹵素中的一種。所述鹵素為f、cl或br。

上述化合物的合成分別以r1～r5取代的苯甲醛為原料，與2,3-二甲基-2,3-二羥胺基丁烷進行縮合而成，例如：

參照上述合成路線，可以合成得到下述結構藥物：

降解試驗證明：該類試劑對廢水中污染物甲基橙具有明顯的降解作用，且該藥毒性低。

一種甲基橙降解劑的制備方法，具體包括下述步驟：將2.0mmol2,3-二甲基-2,3-二羥胺基丁烷溶于40ml精制甲醇中，室溫攪拌，加入1.0mmol以r1～r5取代的苯甲醛中，回流反應24h，溶液中有白色沉淀析出，減壓除去甲醇，殘余物懸浮于20mlch2cl2中，冰水浴冷卻，將2.8mmolnaio4溶于5ml水中，劇烈攪拌下緩慢加入到反應體系中，滴畢后繼續反應0.5h，停止反應，有機相用水洗一次，取有機相用無水硫酸鎂干燥，蒸除溶劑得藍色油狀物，柱層析分離得到藍色粉末。實施例1：化合物1的合成

將300mg(2.0mmol)2,3-二甲基-2,3-二羥胺基丁烷溶于40ml精制甲醇中，室溫攪拌，加入122mg(1.0mmol)對羥基苯甲醛，回流反應24h，溶液中有白色沉淀析出，減壓除去甲醇，殘余物懸浮于20mlch2cl2中，冰水浴冷卻，將600mg(2.8mmol)naio4溶于5ml水中，劇烈攪拌下緩慢加入到反應體系中，滴畢后繼續反應0.5h，停止反應，有機相用水洗一次，取有機相用無水硫酸鎂干燥，蒸除溶劑得藍色油狀物。柱層析分離得到藍色粉末294mg。

rf＝0.3(chcl3/ch3oh,20:1).ei-ms(m/z)249.5[m]⁺.ir(kbr)3550(oh)；3080,2880,1510,1430,910,870,670cm^-1.anal.calcdforc13h17n2o3:c,62.67；h,6.88；n,11.24.found:c,62.68；h,6.86；n,11.25.esr:an＝7.58g,g＝2.0071.

實施例2：化合物2的合成

將300mg(2.0mmol)2,3-二甲基-2,3-二羥胺基丁烷溶于40ml精制甲醇中，室溫攪拌，加入152mg(1.0mmol)對羥基間甲氧基苯甲醛，回流反應24h，溶液中有白色沉淀析出，減壓除去甲醇，殘余物懸浮于20mlch2cl2中，冰水浴冷卻，將600mg(2.8mmol)naio4溶于5ml水中，劇烈攪拌下緩慢加入到反應體系中，滴畢后繼續反應0.5h，停止反應，有機相用水洗一次，取有機相用無水硫酸鎂干燥，蒸除溶劑得藍色油狀物。柱層析分離得到藍色粉末156mg。

rf＝0.60(chcl3/ch3oh,20:1).ei-ms(m/z)278.3[m]⁺.ir(kbr)3475,2363,1660,1148,880,760cm^-1.anal.calcdforc14h19n2o4:c,60.20；h,6.86；n,10.03.found:c,60.23；h,6.88,n10.06.esr:an＝8.25g,g＝2.0068.

實施例3：化合物4的合成

將300mg(2.0mmol)2,3-二甲基-2,3-二羥胺基丁烷溶于40ml精制甲醇中，室溫攪拌，加入166mg(1.0mmol)對羧基苯甲醛，回流反應24h，溶液中有白色沉淀析出，減壓除去甲醇，殘余物懸浮于20mlch2cl2中，冰水浴冷卻，將600mg(2.8mmol)naio4溶于5ml水中，劇烈攪拌下緩慢加入到反應體系中，滴畢后繼續反應0.5h，停止反應，有機相用水洗一次，取有機相用無水硫酸鎂干燥，蒸除溶劑得藍色油狀物。柱層析分離得到藍色粉末114mg。

rf＝0.62(chcl3/ch3oh,20:1).ei-ms(m/z)278[m]⁺.ir(kbr)3300,2960,1650,1390,1130,690cm^-1.anal.calcdforc14h17n2o4:c,60.64；h,6.18；n,10.10.found:c,60.67；h,6.19；n,10.12.esr:an＝8.22g,g＝2.0096.

上述實施例1為例，其合成的化合物1對甲基橙的降解實驗如下：

1.實驗方案：

(1)使用電子天平稱量8mg的甲基橙，用1000ml容量瓶配置甲基橙溶液，將其放置黑暗處備用；

(2)取100ml的燒杯，用量筒稱量50ml甲基橙溶液倒入燒杯中，根據實驗影響因素不同稱量不等量催化劑倒入燒杯中，使其在暗室條件下攪拌；

(3)用膠頭滴管取適量溶液，采取注射器擠壓法過濾掉所取溶液中的催化劑，對濾液使用721型可見分光光度計進行吸光度檢測；

每10min取一次樣用可見分光光度計進行吸光度進行檢測，直到甲基橙降解完全。

2.實驗結果：

對實施例1和實施例3所得紫外數據作圖，從圖1和圖2中均可看出，隨著攪拌時間的延長，甲基橙的含量逐漸降低，降解效果明顯。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。