苯酚的光降解速率常数 (1) 2.doc

苯酚的光降解速率常数实验报告学院： 班级：姓名： 学号：指导老师： 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，具体过程如下： RH HR 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： -= KcOx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：ln= KOxt = Kt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ln-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510 nm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(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：400 W。2. 试剂(1) 苯酚标准储备液：1000 mg/L。(2) 50 mg/L苯酚标准中间液：取苯酚标准储备液5 mL稀释至100 mL。(3) 缓冲溶液：称取20 g NH4Cl溶于100 mL浓NH3H2O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3.0 mL稀释至250 mL。(7) 待降解苯酚溶液：取1000 mg/L的苯酚标准储备液10.0 mL于500mL容量瓶中，用二次水稀释至刻度，摇匀待用。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2.50 mL于25 mL容量瓶中，加少量二次水，然后加人0.5 mL缓冲溶液，1.0 mL 4氨基安替比林溶液，混匀。再加人1.0 mL铁氰化钾溶液，彻底混匀。最后用二次水定容至25 mL，放置15 min后，在分光光度计上，于510 nm波长处，用1 cm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 检查光照系统，定温在20。2 将待降解的苯酚20mg/L 500mL溶液置于1000 mL烧杯中，加入4.0 ml 0.36%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(400w)照射下进行实验。每隔10 min取一次样，每次取5.0 mL，共取4次样（即分别在t0、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5.0mL 待降解液直接加入浓0.2mL H2O2溶液,在t10、30min时取样，显色，定容，比色，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ln-t关系曲线，求得K值。1. 标准曲线50mg/L的苯酚标准中间液量 （ml)00.501.001.502.002.50苯酚浓度（mg/L）01.002.003.004.005.00测得吸光度0.0050.1380.2700.3910.5190.646已校准吸光度A0.0080.1410.2730.3940.5220.649杯差：-0.003 2. 光解实验光解时间t/min0102030直接加浓H2O2溶液，未光解1030测得吸光度0.4100.3480.3330.2960.001-0.001已校准吸光度A0.4130.3510.3360.2990.0040.002对应苯酚浓度 c（mg/L）3.142.652.532.2500ln(c0/c)1.852 2.021 2.068 2.185 根据以上数据，绘制ln(c0/c)t关系曲线得： 求得光降解速率常数K=0.0105 结论：本实验模拟的自然水体在光照下，光解速率很快，能够有效达到水体自净的目的。但是，同一水体在相同条件下，苯酚在浓H2O2溶液的强氧化作用下分解得更快，而且很彻底。六、思考题1. 讨论实验过程中出现的现象。答：显色后溶液都呈红色，随着苯酚浓度的降低，颜色变浅。加入浓H2O2溶液进行氧化的溶液产生许多气泡，刚显色时有红色，由于反应迅速，摇匀后立即就变无色。2. 本实验所用高压汞灯的光谱有何特征？答：高压汞灯中的汞被激发，发出不连续的特征光谱，310nm（紫外光）、365nm（可见光）、410nm（红外光）等，以模拟日光。其中365nm为主峰波