苯酚的光降解速率常數(shù)

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試驗七苯酚的光降解速率常數(shù)

2023年11月

試驗七苯酚的光降解速率常數(shù)

有機污染物在水體中的光化學(xué)降解猛烈地影響著它們在水中的歸宿，因而對水體中有機污染物光化學(xué)降解的研究已成為水環(huán)境化學(xué)的一個重要的研究領(lǐng)域。目前，光降解技術(shù)已成為大量難降解有機污染物的有效去除手段。

水體中有機污染物光化學(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，自然水中苯酚的含量經(jīng)常超標。因此，研究自然水中酚的降解對控制其污染是很有意義的。

一、試驗?zāi)康?/p>

測定酚在光作用下的降解速度，并求得速率常數(shù)。

二、試驗原理

溶于水中的有機污染物，在太陽光的作用下分解，不斷產(chǎn)生自由基，具體過程如下：

RHH·＋R·

除自由基外，水體中還存在有單態(tài)氧，使得自然水中的有機污染物不斷地被氧化，最終生成CO2,CH4和H2O等。因此，光降解是自然水體有機污染物的自凈途徑之一。

自然水體中有機污染物的光降解速率，可用下式表示：-dtdc=Kc[Ox]式中：c——自然水中苯酚的濃度；[Ox]——自然水中的氧化基團。上式積分得：

lnc0/c=K[Ox]t=K′t

式中：c0——大然水中苯酚的起始濃度；c——時間為t時測得苯酚的濃度；

[Ox]——自然水中氧化性基團的濃度。一般是定值，認為其在反應(yīng)過

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)。

本試驗在含苯酚的蒸餾水溶液中加人H2O2，模擬含酚自然水進行光降解試驗。苯酚的測定是根據(jù)氧化劑鐵氰化鉀存在的堿性條件下，苯酚與4—氨基安替比林反應(yīng)，生成橘紅色的吲哚酚安替比林染料，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。(2)恒溫水浴槽。(3)電動攪拌機。（4)高壓汞燈：400W。

2、試劑

(1)苯酚標準儲存液：1000mg/L。

(2)50mg/L苯酚標準中間液：取苯酚標準儲存液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%鐵氰化鉀溶液：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。(7)待降解苯酚溶液：取1000mg/L的苯酚標準儲存液10.0mL于500mL容量瓶中，用二次水稀釋至刻度，搖勻待用。

四、試驗步驟

1、標準曲線的繪制分別取50mg/L的苯酚標準中間液0、0.5、1.00、1.50、2.00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鐵氰化鉀溶液，完全混勻。最終用二次水定容至25mL，放置15min后，在分光光度計上，于510nm波優(yōu)點，用1cm比色皿，以空白溶液為參比，測量吸光度。以吸光度對濃度作圖繪制標準曲線。

2、光降解試驗

①檢查光照系統(tǒng)，定溫在20℃。

②將待降解的苯酚溶液置于1000mL燒杯中，參與4.0ml0.36%的H2O2溶液，混勻。此溶液即為模擬的含苯酚自然水樣。

③將裝有模擬苯酚水樣的燒杯置于恒溫槽中，在汞燈照射下進行試驗。每隔10min取一次樣，每次取5.0mL，共取11次樣（即分別在t＝0、10、20、30min時取樣）。分別置于有編號的25mL容量瓶中，依照與步驟1一致的方法測定吸光度。

④另取兩份5mL的待降解的苯酚溶液直接參與濃H2O20.2mL，分別反應(yīng)10min和30min后，倒入25mL容量瓶，依照與步驟1一致的方法測定吸光度。

五、數(shù)據(jù)處理

由標準曲線上查得不同時間光降解溶液中苯酚所對應(yīng)的濃度值，繪制lnc/c0-t關(guān)系曲線，求得K’值。（1）標準曲線（杯差=0.002）組別體積ml濃度（mg/L）1000.00520.510.10531.020.24141.530.36652.040.50162.550.633吸光度作圖得：

（2）試驗結(jié)果數(shù)據(jù)組別光解時間（min）100.5122100.4663.741.6773200.4193.371.7814300.4043.251.81756H2O2（10min）H2O2（30min）吸光度0.0430.413.8870.0160.204.605濃度（mg/L）4.10Ln（c0/c）1.585繪制Ln（c0/c）~t的關(guān)系曲線：

①高壓汞燈光解苯酚：

由關(guān)系曲線得：Ln（c0/c）=0.008t+1.5946，則k’=0.008。②濃H2O2分解苯酚

由關(guān)系曲線得：Ln（c0/c）=0.0359t+3.5284，k’=0.0359。

六、思考題

1、探討試驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。

答：（1）經(jīng)過高壓汞燈的照射下，裝有苯酚溶液的燒杯發(fā)熱，這可能是苯酚經(jīng)過高壓汞燈的照射后，發(fā)生分解反應(yīng)放出熱量。

（2）參與緩沖液、4—氨基安替比林和鐵氰化鉀溶液后，溶液變成玫瑰紅色，原因是在氧化劑鐵氰化鉀存在的堿性條件下，苯酚與4—氨基安替比林反應(yīng)，生成橘紅色的吲哚酚安替比林染料，其水溶液呈紅色。

（3）光照時間越長，參與試劑后的溶液顏色越淺，由于光照時間越長，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、本試驗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577.0～

579.0nm的可見譜線,此外還輻射較強的365.0nm的長波紫外線。3、研究苯酚的光降解有何實際意義？

答：酚是一類常用的化工原料,是一類很難降解的化合物，具有致癌、致畸、致變的潛在毒性，因而含酚廢水來源十分廣泛,對人類健康帶來十分嚴重的危害。光降解法法具有選擇性好,適用范圍廣,可在常溫、常壓下進行等優(yōu)點,特別適用于無法或很難進行生物降解的污染物的治理，能夠完全降解廢水中的苯酚，無二次污染，設(shè)備簡單，投資少，效果好。

由關(guān)系曲線得：Ln（c0/c）=0.0359t+3.5284，k’=0.0359。

六、思考題

1、探討試驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。

答：（1）經(jīng)過高壓汞燈的照射下，裝有苯酚溶液的燒杯發(fā)熱，這可能是苯酚經(jīng)過高壓汞燈的照射后，發(fā)生分解反應(yīng)放出熱量。

（2）參與緩沖液、4—氨基安替比林和鐵氰化鉀溶液后，溶液變成玫瑰紅色，原因是在氧化劑鐵氰化鉀存在的堿性條件下，苯酚與4—氨基安替比林反應(yīng)，生成橘紅色的吲哚酚安替比林染料，其水溶液呈紅色。

（3）光照時間越長，參與試劑后的溶液顏色越淺，由于光照時間越長，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、本試驗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577.0～

579.0nm的可見譜線,此外還輻射較強的365.0nm的長波紫外線。3、研究苯