苯酚的光降解速率常数.docx

实验七苯酚的光降解速率常数

2013年11月
实验七苯酚的光降解速率常数
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。
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，具体过程如下：
RHH·＋R·
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，最终生成CO2,CH4和H2O等。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，可用下式表示：
-dtdc=Kc[Ox]
式中：c——天然水中苯酚的浓度；
[Ox]——天然水中的氧化基团。
上式积分得：
lnc0/c=K[Ox]t=K′t
式中：c0——大然水中苯酚的起始浓度；
c——时间为t时测得苯酚的浓度；
[Ox]——天然水中氧化性基团的浓度。一般是定值，认为其在反应过程中浓度维持不变。
K′——所得到的衰减曲线的斜率。绘制lncc0-t关系曲线，可求得K’值，即光降解速率常数。
本实验在含苯酚的蒸馏水溶液中加人H2O2，模拟含酚天然水进行光降解实验。苯酚的测定是根据氧化剂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
仪器
(1)可见光分光光度计。
(2)恒温水浴槽。
(3)电动搅拌机。
（4)高压汞灯：400W。
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20gNH4Cl溶于100mL浓NH3·H2O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%H2O2溶液：取浓H2O2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10.0mL于500mL容量瓶中，用二次水稀释至刻度，摇匀待用。
四、实验步骤
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容量瓶中，加少量二次水，然后加人0.5mL缓冲溶液，1.0mL4-氨基安替比林溶液，混匀。再加人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。
光降解实验
①检查光照系统，定温在20℃。
②将待降解的苯酚溶液置于1000mL烧杯中，加入4.0ml0.36%的H2O2溶液，混匀。此溶液即为模拟的含苯酚天然水样。
③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11次样（即分别在t＝0、10、20、30min时取样）。分别置于有编号的25mL容量瓶中，按照与步骤1相同的方法测定吸光度。
④另取两份5mL的待降解的苯酚溶液直接加入浓H2O20.2mL，分别反应10min和30min后，倒入25mL容量瓶，按照与步骤1相同的方法测定吸光度。
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lnc/c0-t关系曲线，求得K’值。
（1）标准曲线（杯差=0.002）
组别123456体积ml00.51.01.52.02.5浓度（mg/L）012345吸光度0.0050.1050.2410.3660.5010.633作图得：

（2）实验结果数据
组别123456光解时间（min）0102030H2O2（10min）H2O2（30min）吸光度0.5120.4660.4190.4040.0430.016浓度（mg/L）4.103.743.373.250.410.20Ln（c0/c）1.5851.6771.7811.8173.8874.605绘制Ln（c0/c）~t的关系曲线：
高压汞灯光解