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苯酚的光降解速率常数
11环科1陈浩翔1
有机污染物在水体中的光化学降解强烈地影响着它们在水中的归宿，因而对水体中有机污染物光化学降解的研究已成为水环境化学的一个重要的研究领域。目前，光降解技术已成为许多难降解有机污染物的有效去除手段。
水体中有机污染物光化学降解规律的研究主要包括两方面的内容。一是研究其降解速率及影响因素；二是研究有机污染物降解产物，包括中间产物的毒性大小。需要注意的是，有机污染物的光化学降解产物可能还是有毒的，甚至比母体化合物毒性更大。因而有机污染物的分解并不意味着毒性的消失。
苯酚普遍存在于石油、煤气等工业废水中，天然水中苯酚的含量经常超标。因此，研究天然水中酚的降解对控制其污染是很有意义的。
一、实验目的
测定酚在光作用下的降解速度，并求得速率常数。
二、实验原理
溶于水中的有机污染物，在太阳光的作用下分解，不断产生自由基，除自由基外，水体中还存在有单态氧，使得天然水中的有机污染物不断地被氧化。因此，光降解是天然水体有机污染物的自净途径之一。
天然水体中有机污染物的光降解速率为：—dc/dt＝Kc[Ox]
对上式积分得：
式中：c0——天然水体中有机物起始浓度；
c——时间为t时测得有机物的浓度；
[Ox]——天然水体中氧化性基团的浓度；
K’——得到的衰减曲线的斜率。
本实验在含苯酚的蒸馏水溶液中加入过氧化氢作为氧化剂，模拟含酚天然水进行光降解实验。苯酚的测定是根据铁氰化钾存在的碱性条件下，苯酚与4－氨基安替比林反应，生成橘红色的吲哚酚安替比林染料，其水溶液呈红色，在510nm处有最大吸收。在一定浓度范围内，苯酚的浓度与吸光度值成线性关系。
三、仪器和试剂
1.仪器可见光分光光度计；高压汞灯，450W。
2.试剂
（1）苯酚标准储备液：1000mg/L。
（2）50mg/L苯酚标准中间液：取苯酚标准储备液5mL稀释至100mL。
（3）缓冲溶液：称取20g氯化铵溶于100mL浓氨水中。
（4）1％4－氨基安替比林溶液：贮于棕色瓶中在冰箱内可保存1周。
（5）4％铁氰化钾溶液：贮于棕色瓶中在冰箱内可保存1周。
（6）0.36％过氧化氢溶液：取过氧化氢溶液3.0mL稀释至250mL。
（7）待降解苯酚溶液：取1000mg/L的苯酚标准储备液5.0mL于250mL容量瓶中，用二次水稀释至刻度，摇匀待用（用前现配）。
四、实验步骤
1.标准曲线的绘制
分别取50mg/L的苯酚标准中间液0、0.5、1.00、1.50、2.00和2.50mL于25mL比色管中，加少量二次水，然后加入0.5mL缓冲溶液（在通风条件下进行），1.0mL4—氨基安替比林溶液，混匀。再加入1.0mL铁氰化钾溶液，彻底混匀。最后用二次水定容至25mL，放置15min后，在分光光度计上，于510nm波长处，用1cm比色皿，以空白溶液为参比，测量吸光度。以吸光度对浓度作图绘制标准曲线。
2.光降解实验
①将待降解的苯酚溶液置于1000mL烧杯中，加入4.0mL0.36%的过氧化氢溶液，混匀。此溶液即为模拟的含苯酚天然水样。
②将装有模拟苯酚水样的烧杯置于恒温槽中，在汞灯照射下进行实验。每隔10min取一次样，每次取5.0mL，共取4次样，分别在t＝0、10、20、30min时取样）。分别置于有编号的25mL比色管中，按照与步骤1相同的方法测定吸光度。
3.化学降解实验
取5.00ml20mg/l待降解苯酚溶液到25ml比色管中，加入浓过氧化氢溶液，分别静置10min和30min后显色，静置15min后比色。
五、数据处理
由标准曲线上查得不同时间光降解溶液中苯酚所对应的浓度值，绘制lnc0/c～t关系曲线，求得K’值。

标线杯差=0.003cmg/l012345A0.010.0350.0620.0870.1120.142校正0.0070.0320.0590.0840.1090.139扣空白00.0250.0520.0770.1020.132

数据记录表
光解实验化学氧化时间/s0600120018006001800A0.1240.1020.0990.0950.0060校正0.1210.0990.0960.0920.003-扣空白0.1140.0920.0890.085-0.004-cmg/l4.3816793.7528093.6404493.4906370.157303-ln(c/c0)1.51831.6732281.7036251.7456484.845311-

可以求得，苯酚光解反应的反应速率常数的值为0.0001
化学氧化的速率明显比光解的速率高

六、思考题
1.讨论实验过程中出现的现象。
2.本实验所用高压汞灯的光谱有何特征？
3.研究苯酚的光降解有何实际意义？