苯酚的光降解速率常數(shù)

1、實(shí)驗(yàn)七苯酚的光降解速率常數(shù)2013年11月實(shí)驗(yàn)七苯酚的光降解速率常數(shù)有機(jī)污染物在水體中的光化學(xué)降解強(qiáng)烈地影響著它們?cè)谒械臍w宿，因而對(duì)水體中有機(jī)污染物光化學(xué)降解的研究已成為水環(huán)境化學(xué)的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。目前，光降解技術(shù)已成為許多難降解有機(jī)污染物的有效去除手段。水體中有機(jī)污染物光化學(xué)降解規(guī)律的研究主要包括兩方面的內(nèi)容。 一是研究其降解速率及影響因素；二是研究有機(jī)污染物降解產(chǎn)物，包括中間產(chǎn)物的毒性大小。需要注意的是，有機(jī)污染物的光化學(xué)降解產(chǎn)物可能還是有毒的，甚至比母體化合物毒性更大。因而有機(jī)污染物的分解并不意味著毒性的消失。苯酚普遍存在于石油、煤氣等工業(yè)廢水中，天然水中苯酚的含量經(jīng)常超標(biāo)。因此，

2、研究天然水中酚的降解對(duì)控制其污染是很有意義的。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定酚在光作用下的降解速度，并求得速率常數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理溶于水中的有機(jī)污染物， 在太陽(yáng)光的作用下分解， 不斷產(chǎn)生自由基， 具體過(guò)程如下：RHH+R除自由基外，水體中還存在有單態(tài)氧，使得天然水中的有機(jī)污染物不斷地被氧化，最終生成 CO2,CH4 和 H2O 等。因此，光降解是天然水體有機(jī)污染物的自凈途徑之一。天然水體中有機(jī)污染物的光降解速率，可用下式表示：-dtdc=KcOx式中：c天然水中苯酚的濃度；Ox天然水中的氧化基團(tuán)。上式積分得：lnC0/C=KOxt=Kt式中：c0大然水中苯酚的起始濃度；C時(shí)間為 t 時(shí)測(cè)得苯酚的濃度；Ox天然

3、水中氧化性基團(tuán)的濃度。一般是定值，認(rèn)為其在反應(yīng)過(guò)程中濃度維持不變K所得到的衰減曲線的斜率。繪制 lncc0-t 關(guān)系曲線，可求得 K值，即光降解速率常數(shù)。本實(shí)驗(yàn)在含苯酚的蒸儲(chǔ)水溶液中加人 H2O2,模擬含酚天然水進(jìn)行光降解實(shí)驗(yàn)。苯酚的測(cè)定是根據(jù)氧化劑鐵氟化鉀存在的堿性條件下，苯酚與 4氨基安替比林反應(yīng)，生成橘紅色的呷珠酚安替比林染料，其水溶液呈紅色，在 510nm 處有最大吸收。在一定濃度范圍內(nèi)，苯酚的濃度與吸光度值成線性關(guān)系。三、儀器和試劑1、儀器(1)可見光分光光度計(jì)。(2)恒溫水浴槽。(3)電動(dòng)攪拌機(jī)。(4)高壓汞燈：400Wo2、試劑(1)苯酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：1000mg/L。(2)50m

4、g/L 苯酚標(biāo)準(zhǔn)中間液：取苯酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 5mL 稀釋至 100mL。(3)緩沖溶液：稱取 20gNH4Cl 溶于 100mL 濃 NH3-H2O 中。(4)1%4-氨基安替比林溶液：貯于棕色瓶中在冰箱內(nèi)可保存 1 周。(5)4%鐵氟化鉀溶液：貯于棕色瓶中在冰箱內(nèi)可保存 1 周。(6)0.36%H2O2 溶液：取濃 H2O2 溶液 3.0mL 稀釋至 250mL。待降解苯酚溶液：取 1000mg/L 的苯酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 10.0mL 于 500mL 容量瓶中，用二次水稀釋至刻度，搖勻待用。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制分別取 50mg/L 的苯酚標(biāo)準(zhǔn)中間液 0、0.5、1.00、1.50、2.0

5、0和 2.50mL 于 25mL 容量瓶中，加少量二次水，然后加人 0.5mL 緩沖溶液，1.0mL4-氨基安替比林溶液，混勻。再加人 1.0mL 鐵氟化鉀溶液，徹底混勻。最后用二次水定容至25mL,放置 15min 后，在分光光度計(jì)上，于 510nm 波長(zhǎng)處，用 1cm 比色皿，以空白溶液為參比，測(cè)量吸光度。以吸光度對(duì)濃度作圖繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。2、光降解實(shí)驗(yàn)檢查光照系統(tǒng)，定溫在 20C。將待降解的苯酚溶液置于 1000mL 燒杯中，加入 4.0ml0.36%的 H2O2 溶液，混勻。此溶液即為模擬的含苯酚天然水樣。將裝有模擬苯酚水樣的燒杯置于恒溫槽中，在汞燈照射下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每隔10min 取一次

6、樣，每次取 5.0mL,共取 11 次樣（即分別在 t=0、10、20、30min 時(shí)取樣） 。分別置于有編號(hào)的 25mL 容量瓶中，按照與步驟 1 相同的方法測(cè)定吸光度。另取兩份5mL的待降解的苯酚溶液直接加入濃H2O20.2mL,分別反應(yīng)10min和30min 后，倒入 25mL 容量瓶，按照與步驟 1 相同的方法測(cè)定吸光度。五、數(shù)據(jù)處理由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得不同時(shí)間光降解溶液中苯酚所對(duì)應(yīng)的濃度值，繪制 lnc/c0t 關(guān)系曲線，求得 K值。（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線（杯差=0.002）組別123456體積 ml00.51.01.52.02.5濃度（mg/L）012345吸光度0.0050.1050.241

7、0.3660.5010.633作圖得:吸光度濃度(rng/L)（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)組別123456光解時(shí)間（min）0102030H2O2110min)H2O2(30min)吸光度0.5120.4660.4190.4040.0430.016濃度（mg/L）4.103.743.373.250.410.20Ln(C0/C)1.5851.6771.7811.8173.8874.605繪制 Ln(s/c)t 的關(guān)系曲線：高壓汞燈光解苯酚：L“3G高壓汞燈光解苯酚1.85-I13.17QJIy:0Q08X+L59461.65/1.6J1.55111010203040t/min由關(guān)系曲線得：Ln(C0/C)

8、=0.008t+1.5946，貝 Uk=0.008。濃 H2O2分解苯酚由關(guān)系曲線得：Ln（C0/C）=0.0359t+3.5284,由=0.0359。六、思考題1、討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。答：(1)經(jīng)過(guò)高壓汞燈的照射下，裝有苯酚溶液的燒杯發(fā)熱，這可能是苯酚經(jīng)過(guò)高壓汞燈的照射后，發(fā)生分解反應(yīng)放出熱量。(2)加入緩沖液、4氨基安替比林和鐵氟化鉀溶液后，溶液變成玫瑰紅色，原因是在氧化劑鐵氟化鉀存在的堿性條件下，苯酚與 4氨基安替比林反應(yīng)，生成橘紅色的呷珠酚安替比林染料，其水溶液呈紅色。(3)光照時(shí)間越長(zhǎng)，加入試劑后的溶液顏色越淺，因?yàn)楣庹諘r(shí)間越長(zhǎng)，苯酚分解越完全，溶液中的苯酚越少，因此反應(yīng)后顏色越淺。2、本實(shí)驗(yàn)所用高壓汞燈的光譜有何特征？答：高壓汞燈主要輻射的是 404.7nm、435.8nm、546.1nm 和 577.0579.0nm 的可見譜線，此外還輻射較強(qiáng)的 365.0nm 的長(zhǎng)波紫外線。3、研究苯酚的光降解有何實(shí)際意義？答：酚是一類常用的化工原料，是一類很難降解的化合