苯酚的光降解速率常数 (1) 2
废水中苯酚的降解
二、试验方法
实验装置图
1、 TiO2光催化降解苯酚溶液的性能验证
在前10h内不加TiO2的光降解速率不高,说明 确是TiO2对降解起到很大的作用。 主要作用原理为:当二氧化钛半导体粒子受到 紫外光的照射时,价带上的电子(e-)被激发跃迁至 导带,在价带上产生空穴(h+),并在电场作用下,分 离并迁移到粒子表面,光生空穴因具有极强的得电 子能力,而具有很强的氧化能力。将其表面吸附的 OH-和H2O分子氧化成OH自由基,而OH几乎无选 择地将有机物氧化,并最终降解为CO2和H2O[2]; 在10~24h内,没加TiO2的光降解率有所提高,这是 因为随着降解时间的延长,在紫外灯照射下溶液中 臭氧浓度渐渐增大,在臭氧的氧化作用下,苯酚被 氧化得以降解。
废水中苯酚的降解
组员：李岚 梁婧怡 张婷 卢兰雪
一、苯酚废水危害
2016/4/16
二、治理方法
• 光催化法 • 沉淀法 • 化剂受到大于禁带宽度能量的光子照 射后，发生电子跃迁，生成光生电子(e一)和空穴对(h+ )，光生电子 具有很强的还原能力，可以还原去除水中的金属离子，而空穴具有 极强的氧化性，可对吸附于其表面的污染物进行直接或间接的氧化 降解，此外，空穴还可以氧化H2O和OH一生成反应性极高的羟基 自由基(· OH)，· OH是一种强氧化剂(氧化还原电位为+2．8V)，它可 以将大多数有机染料氧化为可矿化的最终产物。以本实验中的TiO2 为例。TiO2的带隙能火3.2 eV, 相当于波长为387.5nm 光子能量， 抵达地面太阳能最小波长为300.0nm，300.0～387.5nm 之间的紫 外光能约占太阳能的1%左右。当TiO2受到太阳能辐射后，处于价 带的电子就被激发到导带，价带便生成空穴（h+）。
【国家自然科学基金】_光降解速率常数_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51
科研热词 推荐指数 光降解 8 苯并噻唑菁染料 2 空心球 2 水热-模板法 2 动力学 2 光稳定性 2 wo3-tio2 2 阿替洛尔 1 酰胺咪嗪 1 近红外 1 路径 1 表层土壤 1 荧光光谱 1 荧光 1 腐殖酸 1 腐植酸 1 紫外降解 1 紫外光 1 碳酸氢根离子 1 硝酸根离子 1 硝酸根 1 疾病诊断 1 甲基汞 1 激光闪光光解 1 波长 1 氯苯类化合物 1 氧化电位 1 核酸探针 1 标记 1 循环伏安曲线 1 循环伏安 1 影响因素 1 复合光催化剂(mwnts/tio_2) 1 土霉素 1 吸收光谱 1 合成 1 反应类型 1 反应历程 1 利奈唑酮 1 光降解速率常数 1 光强度 1 光化学降解 1 光催化降解 1 光催化 1 产物 1 七甲川菁染料 1 β 阻滞剂 1 tio2 1 so4·1 pahs 1 4-n-壬基酚 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词 腐殖酸 磷钨酸 硝酸盐 溶胶-凝胶法 海水 光降解 光化学降解 光催化 亚硝酸盐 三唑磷 uv/fe3+工艺 tio_2薄膜 ctab
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 4 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
废水中苯酚的降解的方法
一、苯酚废水危害
2017/6/1
二、治理方法
• 光催化法 • 沉淀法 • 萃取法
光催化法
一、光催化的原理：
光催化基本原理是指光催化剂受到大于禁带宽度能量的光子照 射后，发生电子跃迁，生成光生电子(e一)和空穴对(h+ )，光生电子 具有很强的还原能力，可以还原去除水中的金属离子，而空穴具有 极强的氧化性，可对吸附于其表面的污染物进行直接或间接的氧化 降解，此外，空穴还可以氧化H2O和OH一生成反应性极高的羟基 自由基(· OH)，· OH是一种强氧化剂(氧化还原电位为+2．8V)，它可 以将大多数有机染料氧化为可矿化的最终产物。以本实验中的TiO2 为例。TiO2的带隙能火3.2 eV, 相当于波长为387.5nm 光子能量， 抵达地面太阳能最小波长为300.0nm，300.0～387.5nm 之间的紫 外光能约占太阳能的1%左右。当TiO2受到太阳能辐射后，处于价 带的电子就被激发到导带，价带便生成空穴（h+）。
TiO2光催化降解苯酚溶液的性能验证
2、苯酚降解率与时间的关系
反应2h后,无色液体渐渐变为浅橘 红色;随着反应时间的延长颜色有 所加深,变为橘红色,但6h后颜色基 本不变。
苯酚降解率与时间的苯酚降解最好,在 pH值为3~6.3之间,当溶液的pH 值增大时,光催化氧化反应的速 率会呈现出逐渐增大的正比例 变化趋势;但如果pH值增加到一 定值,如pH>9时,在TiO2上的吸 附反应速率反而变小,甚至反应 不明显了。由此可见,在pH值接 近于中性条件时,苯酚的降解速 率最快,降解的效果最好。
• • • • • • • •
光催化反应机理可用以下各式表示： TiO2 +hv(UV) →TiO2(e- + h+ ) TiO2(h+)+ H2O→ TiO2+ H2O+·OH TiO2(h+) + OH一 →TiO2 +·OH 有机染料+· 0H一降解产物 有机染料+h+→氧化产物 有机染料+e一→还原产物 式中hv是将TiO2的电子从价带激发到导带的光子能量。
光催化氧化处理苯酚废水的研究
科 技 天 地60INTELLIGENCETiO 2光催化氧化处理苯酚废水的研究沈阳师范大学 郑志国 李 娜摘 要：本文以为光催化剂，在紫外光的照射下，降解处理低浓度苯酚模拟废水。
考察了温度、pH、流量对苯酚降解过程的影响。
结果表明：当苯酚浓度固定为40mg/L，光催化剂浓度为1.0g/L 时，最佳反应参数是温度60℃，流量120L/h，酸性条件。
关键词：光催化作用 苯酚 二氧化钛一、引言光催化氧化法消除和降解污染物是近年来环境保护技术中的一个研究热点，光催化氧化结构简单、操作条件容易控制、氧化能力强、无二次污染，是一种具有广阔应用前景的水处理技术。
做催化剂的光催化氧化法因其光稳定性好、化学稳定性高、无毒且成本低，己成为目前最引人注目的环境净化材料。
酚类是一种重要的工业原料，广泛应用于化工、杀虫剂、杀菌剂、防腐剂、和造纸等工业，具有恶臭、异味和高度毒性，是重要的有机污染物之一。
本实验用光催化氧化法对苯酚的降解进行了研究。
二、光催化反应设备用于测定催化剂性质及光催化反应动力学的装置如图1所示：图1 光催化氧化反应装置图Fig 1 Chart of photo-catalytic reaction equipment 实验设备技术参数如表1所示。
表1装置技术参数Tab.1 Techno-parameters of the equipment紫外光波长253.5nm 紫外光功率20W紫外光电压220V 循环水方向由下至上循环水泵功率370W 循环水泵电压220V 循环水泵形式自吸式容器体积5L实验过程中，在容器中配置模拟废水(废水体积必须大于照射反应管的有效容积)， 并加入光催化剂（）以及辅助催化剂（）之后，搅拌均匀使粉末处于悬浮状态。
然后打开控制器面板上的电源及循环泵开关，并调节转子流量计的大小，使模拟废水以一定的流速在紫外光处理器与反应容器之间构成循环。
一段时间之后打开紫外灯开关，进行有机物的紫外光催化降解（反应过程中需要更换冷却水浴以控制体系温度）。
苯酚的生物降解特性研究_丁霞
“有机污染物——苯酚的生物降解特性研究”设计方案丁霞一、实验目的酚类化合物为原生质毒物，毒性较大。
焦化、煤气、石油、木材防腐、造纸、合成氨等工业废水中都含有高浓度的苯酚。
含酚废水在我国水污染控制中被列为重点解决的有害废水之一。
利用降解菌来控制苯酚的污染，越来越受到人们的重视。
本项目拟采用微生物培养、苯酚生物降解的途径及其降解关键酶的分析、微生物DNA的提取、分光光度计测定、PCR、TA克隆等实验技术，阐明苯酚降解菌株的生长特性和苯酚的生物降解特性，苯酚降解菌的系统发育。
对学生从事有机污染工业废水的生物处理以及有机污染的土壤或水体的生物原位修复方面的科学研究具有深远的意义。
二、实验原理利用以苯酚为唯一碳源和能源的无机盐溶液作为驯化液，对某废水处理厂活性污泥进行驯化培养，从中分离筛选出苯酚降解菌。
利用比浊法测定微生物生长量，4-氨基安替比林直接光度法测定苯酚浓度，分析苯酚生物降解的途径及其降解关键酶，PCR扩增细菌的16s RNA进行苯酚降解菌的系统发育分析。
1）微生物生长量的测定方法——比浊法比浊法是实验室中常用的用来测定微生物生长量的方法，以反映微生物数量或浓度的一种指标。
该方法是根据当某一波长的光线通过混浊的液体后，光的强度将被减弱。
入射光与透过光的强度比与样品液的浊度和液体的厚度相关。
根据所测得的吸光值，就可以得到微生物的生长量。
本实验采用的波长为600nm，使用空白培养基作为对照。
2) 苯酚浓度的测定方法见后面附录。
3）苯酚降解菌的系统发育分析16S rRNA基因是细菌染色体上编码rRNA相对应的DNA序列，存在于所有细菌的染色体基因组中。
16S rRNA具有高度的保守性和特异性。
随着PCR技术的出现及核酸研究技术的不断完善，16S rRNA基因检测技术已成为微生物检测和鉴定的一种强有力工具。
该技术主要有三个步骤：首先，基因组DNA的获得；其次，16S rRNA基因片段的PCR扩增，并进行TA克隆用于测序分析；最后，进行16S rRNA基因序列的系统发育分析。
苯酚MSDS
苯酚MSDS1、物质的理化常数国标编号: 61067 ＣＡＳ: 108-95-2 中文名称: 苯酚英文名称: phenol；carbolic acid别名: 酚；石炭酸分子式: C6H6O；C6H5OH 分子量: 94.11 熔点: 40.6℃沸点：181.9℃密度: 相对密度(水=1)1.07；蒸汽压: 79℃溶解性: 可混溶于乙醇、醚、氯仿、甘油稳定性: 稳定外观与性状: 白色结晶，有特殊气味危险标记: 14(有毒品)用途: 用作生产酚醛树脂、卡普隆和己二酸的原料，也用于塑料和医药工业2.对环境的影响:一、健康危害侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。
健康危害：苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用，可抑制中枢神经或损害肝、肾功能。
急性中毒：吸入高浓度蒸气可致头痛、头晕、乏力、视物模糊、肺水肿等。
误服引起消化道灼伤，出现烧灼痛，呼出气带酚味，呕吐物或大便可带血液，有胃肠穿孔的可能，可出现休克、肺水肿、肝或肾损害，出现急性肾功能衰竭，可死于呼吸衰竭。
眼接触可致灼伤。
可经灼伤皮肤吸收经一定潜伏期后引起急性肾功能衰竭。
慢性中毒：可引起头痛、头晕、咳嗽、食欲减退、恶心、呕吐，严重者引起蛋白尿。
可致皮炎。
二、毒理学资料及环境行为毒性：属高毒类。
急性毒性：LD50317mg/kg(大鼠经口)；850mg/kg(兔经皮)；LC50316mg/m3(大鼠吸入)；人经口1000mg/kg，致死剂量。
刺激性：家兔经眼：20mg(24小时)，中度刺激。
家兔经皮：500mg(24小时)，中度刺激。
亚急性和慢性毒性：动物长期吸入酚蒸气(115.2-230.4mg/m3)可引起呼吸困难、肺损害、体重减轻和瘫痪。
致突变性：DNA抑制：人Hela细胞1mmol/L。
姊妹染色单体交换：人淋巴细胞5μmol/L。
生殖毒性：大鼠经口最低中毒剂量(TDL0)：1200mg/kg(孕6-15天)，引起胚胎毒性。
致癌性：小鼠经皮最低中毒剂量(TDL0)：16g/kg，40周(间歇)，致癌，皮肤肿瘤。
废水中对硝基苯酚的性能和动力学
废水中对硝基苯酚的性能和动力学随着现代化工行业的发展，含有对硝基苯酚的有机废水大量排放; 由于对硝基苯酚具有良好的生化稳定性，不易降解，从而造成了严重的水体环境污染. 目前，从废水中去除对硝基苯酚的方法主要有微生物降解法、萃取法、吸附法以及光催化氧化法[1, 2, 3, 4, 5]. 其中，吸附法由于不引入新的污染物，能耗较低，且能够从废水中分离污染物加以重新利用，备受广泛关注. 天然沸石独特的四面体结构、巨大的比表面积、稳定的化学性质，使得其具有较好的吸附性能，此外，沸石中的阳离子使其具有静电吸引力，对极性和易极化分子的吸附作用较强[6]. 针对废水中的对硝基苯酚，由于—C6H5基团是可极化基团，使得沸石能够被应用于废水中对硝基苯酚的去除[7, 8, 9, 10]. 然而，天然沸石表面硅氧结构所具有的亲水性，使得其吸附有机物的极限性能不理想，因此，为了提高沸石去除废水中有机污染物的能力，常在使用前对其进行改性处理[11, 12]，例如：天然沸石经质量浓度为5 g ·L-1十六烷基三甲基溴化铵溶液浸泡后，能够提高对酚类废水的去除效果[13, 14].本研究采用HDTMA对天然沸石进行改性，探讨改性条件对沸石吸附能力的影响，考察改性沸石吸附废水中对硝基苯酚的性能，在此基础上，研究吸附过程中的动力学和吸附等温线特征.1 材料与方法1.1 实验材料实验所用天然沸石购自上海国药集团化学试剂有限公司，20-40目，经实验测得其阳离子交换量为0.36 mol ·kg-1，天然沸石样品经蒸馏水漂洗后，在105℃下烘干备用; 十六烷基三甲基溴化铵购自成都市科龙化工试剂厂(相对分子质量：364.45 g ·mol-1)，分析纯.1.2 实验方法1.2.1 HDTMA改性沸石的制备基于现有研究[13, 14]，配制质量浓度为0.8%、 1.0%、 1.2%、 1.4%、 1.6%的不同pH值的HDTMA溶液，将天然沸石分别与配制好的HDTMA溶液以1 ∶10(质量体积比，质量单位g，体积单位mL)混合，于25℃，120 r ·min-1振荡6 h后，3 000 r ·min-1离心20 min 收集沉淀物，采用蒸馏水冲洗，相同条件下离心和冲洗4-5次，直到冲洗后的上清液中检测不到HDTMA，最后收集沉淀物于100℃下干燥12 h，获得改性沸石.1.2.2 吸附实验准确称取一定量的改性沸石添加至1.0 L浓度为20 mg ·L-1的对硝基苯酚溶液中，常温条件下120 r ·min-1搅拌2 h后，静沉30 min，取上清液经0.45 μm滤膜过滤后，测定其中的对硝基苯酚浓度. 废水pH采用0.1 mol ·L-1的HCl或NaOH溶液调节. 按下列公式计算对硝基苯酚吸附量qe和去除率η：式中，c0和ce分别为废水中对硝基苯酚的初始浓度和吸附平衡时的浓度，mg ·L-1; m 为改性沸石投加量，g; V为废水样容积，L.1.2.3 检测方法实验过程中，对硝基苯酚溶液的浓度采用紫外分光光度法测定，最大吸收波长为317 nm; 废水pH值采用pH计(pHS-3C)检测; 废水中HDTMA浓度采用分光光度法测定，最大吸收波长为470 nm; 改性沸石的阳离子交换量采用乙酸铵法测定.1.3 吸附动力学基于吸附实验得到的对硝基苯酚的最佳吸附条件，保持改性沸石投加量、废水pH值等不变，通过检测吸附过程中改性沸石对废水中对硝基苯酚吸附量的变化，考察对硝基苯酚的吸附动力学特征. 一级速率方程和二级速率方程的响应目标均是描述吸附动力学过程，分别如方程(3)和(4)所示：式中，qt为t时刻沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量，mg ·g-1; k1为一级速率方程速率常数，min-1; k2是二级速率方程速率常数，g ·(mg ·min)-1; t为反应时间(min).1.4 吸附等温线一般情况下，溶质从溶液中转移到吸附剂上这一动态过程取决于固-液相之间的吸附平衡，吸附等温线正是用来描述溶质的这一吸附过程的，最为典型的是Freundlich、 Langmuir 等温线方程[15, 16]. 基于吸附实验得到的对硝基苯酚的最佳吸附条件，保持改性沸石投加量、废水pH值等不变，在不同实验温度条件下，通过检测吸附平衡状态时改性沸石的平衡吸附量与废水中对硝基苯酚的剩余量之间的关系，考察改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附等温线特征. Freundlich、 Langmuir等温线分别如方程(5)和(6)所示：式中，kf和n为Freundlich常数; kL为Langmuir常数; qm为最大吸附量，mg ·g-1.2 结果与讨论2.1 不同改性条件对沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响由图 1可知，当不调节HDTMA溶液的pH值，不同质量浓度的HDTMA溶液改性制备的沸石对废水中对硝基苯酚的平衡吸附量均高于天然沸石的0.54 mg ·g-1，按照单程楠[14]的研究，天然沸石经过HDTMA改性后，由于HDTMA结构中疏水长碳链间的相互作用，在沸石表面形成了类似胶束的一层覆盖物，使对硝基苯酚通过分配作用进入到沸石表面的HDTMA有机相中而得以去除. 实验结果显示，当HDTMA溶液质量分数为1.2%时，与天然沸石以10 ∶1比例混合制备的改性沸石对废水中的对硝基苯酚的吸附量达到最大，约为2.52 mg ·g-1，高于或低于1.2%时，对硝基苯酚的吸附量均明显降低，这与单程楠等的研究结论相似[13, 14]. HDTMA浓度低时，负载到沸石表面的量小，不能有效地在沸石表面形成疏水性的覆盖层，如此制备得到的改性沸石不能有效地结合对硝基苯酚; HDTMA浓度过高时，其“两亲性”结构会使得HDTMA以离子交换方式分布在沸石-液相界面，沸石表面过多的HDTMA也会发生解析现象，从而降低改性沸石的表面稳定性，进而使得对废水中对硝基苯酚的结合能力较弱[17, 18, 19].图 1 HDTMA溶液质量分数对改性沸石吸附废水中对硝基苯酚效果的影响由图 2可知，在改性沸石制备过程中，保持HDTMA溶液质量浓度不变的情况下，随着HDTMA溶液pH值增加至10，所制备得到的改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量逐渐增加，并达到2.53 mg ·g-1. 酸碱条件影响改性效果的原因在于：酸性条件下，沸石表面的部分Si—OH和Al—OH基团因质子化而带正电，不利于HDTMA的负载，如此制备得到的改性沸石不能有效结合对硝基苯酚; 相反，碱性环境更有利于HDTMA在沸石表面的负载，这是由于碱性环境使得沸石架构中的氧带负电荷[20]. 有研究表明，强碱性环境引入的NaOH也会改善沸石吸附污染物的性能[21]. 综上考虑，在下述吸附实验中，改性沸石的制备条件设置为HDTMA溶液质量浓度1.2%，pH值10.图 2 HDTMA溶液pH值对改性沸石吸附废水中对硝基苯酚效果的影响2.2 吸附条件对沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响对硝基苯酚的去除率与沸石投加量在一定范围内呈正相关关系. 单程楠等[13]研究表明，随着改性沸石投加量的增加，去除率逐渐增大，但投加量超过20 g ·L-1时去除率增幅逐渐变缓. 由图 3可知，HDTMA改性沸石投加量在4-8 g ·L-1范围内变化时，废水中对硝基苯酚去除率随着改性沸石投加量的增加而增大，而且增长速率较快，投加量为8 g ·L-1时，去除率高达89.7%. 继续投加改性沸石，对硝基苯酚去除率持续增加，但增加趋势变得缓慢，这是因为投加量较小时，达到吸附平衡状态时所吸附的对硝基苯酚的总量很小，体现为去除率较低; 随着沸石投加量的增加，其吸附的对硝基苯酚量也在不断增加，体现为去除率随投加量的增加而增大. 随着沸石投加量增加到吸附动态平衡，沸石吸附的对硝基苯酚总量与废水中对硝基苯酚浓度之间的浓度压差越来越小，最终导致对硝基苯酚去除率逐渐达到平衡.图 3 改性沸石投加量对废水中对硝基苯酚吸附效果的影响由图 4可知，在不同pH条件下，改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率均高于天然沸石的最大去除率(21.6%). 随着废水pH的增加，改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率逐渐增加，在pH为6时，对硝基苯酚的去除率最高，约为93.9%. 当废水为碱性时(如pH=8)，对硝基苯酚的去除率明显降低，随着pH值的继续增加(pH>8)，对硝基苯酚的去除率反而有所增加(增加至83.5%). 有研究者认为[14]，出现上述现象是由于废水pH的变化导致对硝基苯酚电负性的改变，对硝基苯酚在酸性条件下以分子形态存在，碱性条件下以离子形态存在; 对硝基苯酚解离常数为7.16，pH=6时废水中的对硝基苯酚主要是分子态，在沸石表面的HDTMA有机相中的分配系数远大于水相(相似相溶原理)，更容易被吸附，因而去除率较大. 废水pH高于7.16时，对硝基苯酚部分以离子形式存在，使得分子吸附降低，在有机相中的分配率降低，因此，pH=8时，对硝基苯酚去除率较低. 随碱性环境的继续增强(pH>8)，废水中的对硝基苯酚大部分解离成阴离子，通过阴、阳离子之间的静电引力被吸附到带正电的活性剂外层，因而此时的吸附量增加，张红梅等[22]的研究佐证了这一观点. 上述结果表明，HDTMA改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附主要基于分配作用，天然沸石经由有机疏水性表面活性剂改性后，其表面形成有机分配相，可以使对硝基苯酚很好地“溶解”在这层有机膜中，最终在水相和HDTMA两相间达到分配平衡.图 4 对硝基苯酚废水pH值对废水中对硝基苯酚吸附效果的影响图 5反映了对硝基苯酚的去除主要发生在吸附过程前60 min，改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率随着反应时间的延长迅速增加到81.7%. 在30-60 min去除率会出现波动，原因是吸附反应开始时，对硝基苯酚被迅速吸附在改性沸石的表面，但由于吸附得不够牢固，对硝基苯酚可能部分发生脱附，从而导致吸附效果出现波动. 随着时间的推移，对硝基苯酚分子从改性沸石表面的有机相向内部扩散到沸石孔道中，并在90 min时，吸附趋于稳定，去除率达到93.9%.沸石投加量：8 g ·L-1; pH=6图 5 吸附时间对废水中对硝基苯酚吸附效果的影响2.3 吸附动力学和吸附等温线由表 1可知，一级动力学模型的速率常数k1和二级动力学模型的速率常数k2均随着废水中初始对硝基苯酚浓度的增加而增大，初始对硝基苯酚浓度为克服液相和固相之间的传质阻力提供了重要的推动力，因此，初始对硝基苯酚浓度的升高在一定范围内有利于提高沸石的吸附能力. 此外，两个模型的速率常数k1和k2随着废水温度的增加而降低，随着pH 值的升高而增大. 不同实验条件下，一级动力学模型的相关系数(R2)均高于0.90，二级动力学模型的相关系数(R2)则均低于0.90，而且一级动力学模型计算出的平衡吸附量更加接近实验值(相对误差更小)，说明一级动力学模型能更好地拟合改性沸石吸附废水中对硝基苯酚的过程. 如表 2所示，不同温度条件下(25、 35、 45℃)，由于Langmuir吸附等温线的R2较高，说明其能够更好地拟合实验数据.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
UV_Fenton体系氧化降解苯酚废水反应动力学研究
污水处理UV -Fenton 体系氧化降解苯酚废水反应动力学研究*熊思江1 刘琼玉2 张如月1(1.中钢集团武汉安全环保研究院 武汉430081; 2.江汉大学化学与环境工程学院 武汉430056)摘 要 利用UV-Fenton 高级氧化技术对苯酚废水进行了处理研究。
通过半衰期法对苯酚的反应级数进行了探讨,确定其在UV-Fenton 体系降解过程中的表观反应级数为3/2,并初步建立了苯酚UV-Fenton 降解的动力学模型,并从反应速率系数着手探讨了污染物初始浓度、双氧水加入量、亚铁离子浓度及pH 值对反应降解速率的影响。
关键词 苯酚 UV-Fenton 动力学 光催化氧化Kinetic Studies on Phenol Wastewater Treatment by UV -Fenton OxidationXIO NG Si jiang 1 LIU Qi ong yu 2 Z HA NG Ru yue 1(1.Sinoste el W uhan Safet y and Environmental Protection Researc h Institute Wuhan 430081)Abstract The research of usi ng Photochemical advanced oxidati on proces s (AO Ps)to treat UV-Fenton reaction wastewater is conducted.The reac tion order of phenol is disc ussed by using the half-life method,the apparent reaction order of 3/2in the phenol degradation is de termi ned,meanwhile,the kinetics model of UV-Fenton degradati on is i nitiall y set up.The effect of initial phenol concentrati on,hydrogen peroxi de levels,ferrous ion c oncentration and P H value on the reaction rate of degradation is inves tigated by anal yzi ng the reaction rate coeffi cient as well.Keywords phenol UV-Fenton kinetic s tudies photocatalytic oxidati on酚类化合物毒性强,是我国优先控制的污染物之一,也是美国国家环保局列出的129种优先控制的污染物之一。
水中苯系物的挥发速率
实验目的：
1.了解有机污染物的挥发过程及其规律，学会测定有机物质挥发速率的实验方法。
2.了解影响有机污染物挥发速率的有关因素。
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 = 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。
天然水体中有机污染物的光降解速率，可用下式表示：
c0―天然水中苯酚的浓度；
c―时间为t时测得苯酚的浓度；
[Ox ]―天然水中的氧化基团。一般是定值，认为其在反应过程中度维持不变。
K'―所得到的衰减曲线的斜率。绘制ln(c0/c)-t关系曲线，即可求得K'，即光降解速率常数。
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，在波长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。
溶液中有机污染物挥发速率的测定：
（1）储备液的配制：准确称取苯和甲苯0 .1g，分别置于2个10 mL的容量瓶中，用甲醇稀释到刻度。溶液浓度为10 mg / mL。
（2）中间液的配制：取上述储备液各5 mL分别置于2个250 mL的容量瓶中，用水稀释至刻度。溶液浓度为200 mg/L。
（3）标准曲线的绘制：分别取苯中间液0 .25、0.5、1.0、1.5和2.0 mL于10 mL的容量瓶内，用水稀释至刻度。其浓度分别为5、10、20、30和40 mg /mL。将该组溶液用紫外分光光度计于波长205nm处测定吸光度，以吸光度对浓度作图，可得到苯的标准曲线。按同样的方法绘制甲苯的标准曲线，测定波长仍然为205nm。
实验一 苯酚降解菌的分离及降解性测定
实验一苯酚降解菌的分离及降解性测定实验原理：在污染环境中，大部分微生物由于受到毒害而死亡，少数微生物具有较强的降解能力或通过诱变改变其基因型或诱导产生某些酶而能在污染的环境中存活，成为有机污染物的高效降解菌或耐性菌株。
从污染环境中取样，通过在选择性培养基上培养，可筛选出目的性微生物。
本实验取青年湖水样作为菌种的来源，在以苯酚为唯一碳源的无机盐培养基进行培养，分离苯酚降解菌。
实验步骤：1. 从污染地区取样品（污水，污泥或受污染的土壤）。
2. 配制无碳源的无机盐培养基，加入苯酚储备液，使培养基中苯酚浓度达100 mg/L。
121℃灭菌20 min。
3. 吸取1 ml活性污泥，加入灭菌培养基，同时做空白对照，28℃恒温摇床培养24 h（160rmp/min）.4. 测定苯酚降解率。
苯酚降解率的测定方法：a.标准曲线的绘制分别吸取0、1、2、3、4、5mL 酚标准溶液（100 mg/L）于50mL容量瓶中，加蒸馏水稀释成20 mL。
加入2 mL pH9.8缓冲溶液，4 mL4％4－氨基安替比林溶液，摇匀后加入4 mL 8％铁氰化钾溶液，显色10min后，加蒸馏水稀释至刻度。
用722型分光光度计460nm波长处比色测定。
b.以不加酚的试剂作空白对照，以浓度为横坐标，以光密度为纵坐标绘制标准曲线。
c.培养液中苯酚降解率的测定吸取培养液2mL于50mL容量瓶中，加蒸馏水稀释成20 mL。
加入2 mL pH9.8缓冲溶液，4 mL 4％4－氨基安替比林溶液，摇匀后加入4 mL 8％铁氰化钾溶液，显色10min后，加蒸馏水稀释至刻度。
用722型分光光度计460 nm波长处比色测定。
d.根据标准曲线求出苯酚含量以分解苯酚的百分数表示酚分解作用强弱。
附：无机盐含酚培养基KH2PO40.5gK2HPO40.5gMgSO4•7H2O 0.2gCaCl2 0.1gNaCl 0.2gNH4NO3 1.0gFeCl210%溶液1滴苯酚100mg/L水1000mL调pH 值7.5，121℃灭菌20min。
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苯酚的光降解速率常数实验报告
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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 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CO 2 ,CH 4和H 2O 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：
-dt
dc = 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：
ln c
c 0= K[Ox]t = K ’t 式中：c 0——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
c
c 0-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H 2O 2，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 NH 4Cl 溶于100 mL 浓NH 3·H 2O 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 % H 2O 2溶液：取浓H 2O 2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H 2O 2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5.0mL 待降解液直接加入浓0.2mL H 2O 2溶液,在t ＝10、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 c
c 0-t 关系曲线，求得K ’值。
1. 标准曲线
杯差：-0.003
2.光解实验
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为主峰波长。
3.研究苯酚的光降解有何实际意义？
答：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。
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。