浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅苯酚的光解动力学研究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。
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅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降解速率及影响因素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
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅苯酚是一种常见的有机污染物,广泛存在于石油、化工、机械加工及印刷等行业废水中,由于其对生物有明显的毒害作用,故在环境治理中受到高度重视,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。
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅有关苯酚的光降解技术研究较多,主要有UV/H2O2系统降解技术,UV/O3降解技术,TiO2/UV降解技术和UV/Fenton等本实验主要力用自制的光化学反应器,通过在含苯酚的水溶液中加入H2O2,模拟含酚天然水进行光降解实验,测定苯酚在光照下的降解速率常数。
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅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?H·+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。实验原理
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅天然水体中有机污染物的光降解速率,可用下式表示:式中:c——天然水中酚的浓度;[Ox]——天然水中的氧化基团。
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅对上式积分得:式中:c0—天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lnc0/c-t关系曲线,可求得K’值,即光降解速率常数。
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅本实验在含苯酚的蒸馏水溶液中加入H2O2,模拟含酚天然水进行光降解实验苯酚的测定采用紫外分光光度法苯具有环状共轭体系,由π→π*跃迁在紫外吸收光区产生三个特征吸收带:强度较高的E1带,出现在180nm左右;中等强度的E2带,出现在204nm左右;强度较弱的B带,出现在255nm。
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅有机溶剂、苯环上的取代基及其取代位置都可能对最大吸收峰的波长、强度和形状产生影响。具有苯环结构的化合物在紫外光区均有较强的特征吸收峰,在苯环上的部分取代基(助色团)使吸收增强,而苯酚在270nm处有特征吸收峰,在一定范围内其吸收强度与苯酚的含量成正比,符合Lambert-Beer定律,因此,可用紫外分光光度法直接测定水中总酚的含量。
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅A:苯酚在0.1M盐酸溶液中的紫外吸收光谱B:苯酚在0.1M氢氧化钠溶液中的紫外吸收光谱pH对苯酚紫外吸收光谱的影响
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅实验仪器多功能光化学反应器自行研制的教学仪器设备——2007年浙江大学教学实验设备研制项目资助已经过2007年《环境化学实验》、《资源环境研究法》等课程的使用,效果良好
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅设备整体外观
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅反应器内部
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅控制器部分
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅实验技术样品平台可以旋转,转动速度10r/min风冷却,冷却风扇排风50dm3/min强度可调节、可检测,光强度要求达到≥0.8mW/cm2紫外灯波长范围254nm
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅反应器内部温度显示和可加温控制,LED数字温度显示,0~50℃可加热恒温控制可定时控制,自动控制光照反应时间,控制时间0~99h任意选择反应容器为石英玻璃容器,四面透光、具盖,紫外线透过率≥90%
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅实验步骤标准曲线的绘制分别移取浓度为50mg/mL的苯酚标准中间液0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50mL于25mL容量瓶以蒸馏水为参比,紫外分光光度法测定A270nm以吸光度对浓度绘制标准曲线
浙江大学环资学院实验教学中心谢晓梅光解实验检查光照系统,设定温度在20℃