苯酚的光降解速率常数

1、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，

2、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：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=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：lnC0/C=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

3、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储水溶液中加人 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氟化钾存在的碱性条件下，苯酚与 4氨基安替比林反应，生成橘红色的呷珠酚安替比林染料，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(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：400Wo2、试剂(1)苯酚标准储备液：1000mg/L。(2)50m

4、g/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%铁氟化钾溶液：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。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、2.0

5、0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 铁氟化钾溶液，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、光降解实验检查光照系统，定温在 20C。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。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

6、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。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/c0t 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0.0050.1050.241

7、0.3660.5010.633作图得:吸光度浓度(rng/L)（2）实验结果数据组别123456光解时间（min）0102030H2O2110min)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(s/c)t 的关系曲线：高压汞灯光解苯酚：L“3G高压汞灯光解苯酚1.85-I13.17QJIy:0Q08X+L59461.65/1.6J1.55111010203040t/min由关系曲线得：Ln(C0/C)

8、=0.008t+1.5946，贝 Uk=0.008。浓 H2O2分解苯酚由关系曲线得：Ln（C0/C）=0.0359t+3.5284,由=0.0359。六、思考题1、讨论实验过程中出现的现象。答：(1)经过高压汞灯的照射下，装有苯酚溶液的烧杯发热，这可能是苯酚经过高压汞灯的照射后，发生分解反应放出热量。(2)加入缓冲液、4氨基安替比林和铁氟化钾溶液后，溶液变成玫瑰红色，原因是在氧化剂铁氟化钾存在的碱性条件下，苯酚与 4氨基安替比林反应，生成橘红色的呷珠酚安替比林染料，其水溶液呈红色。(3)光照时间越长，加入试剂后的溶液颜色越浅，因为光照时间越长，苯酚分解越完全，溶液中的苯酚越少，因此反应后颜色越浅。2、本实验所用高压汞灯的光谱有何特征？答：高压汞灯主要辐射的是 404.7nm、435.8nm、546.1nm 和 577.0579.0nm 的可见谱线，此外还辐射较强的 365.0nm 的长波紫外线。3、研究苯酚的光降解有何实际意义？答：酚是一类常用的化工原料，是一类很难降解的化合