一、 實驗目的
菠萝蜜视频网站入口地址可以氧化廢水中的不飽和有機物,而且還能使芳香烴化合物開環和部分氧化,使一些大分子的有機物降解為小分子,提高廢水的可生化性。菠萝蜜视频网站入口地址極不穩定,在常溫下分解為氧。
1.了解特性,掌握菠萝蜜视频网站入口地址濃度測定方法;
2.通過對染色廢水的處理,了解菠萝蜜视频网站入口地址處理工業廢水的基本過程。
二、 實驗儀器及設備
實驗儀器:菠萝蜜视频网站入口地址發生器,洗氣瓶,堿式滴定管,量筒,錐形瓶,pH試紙,分光光度計,大燒杯;
實驗試劑:2%的KI溶液,醋酸,0.005mol/L的Na2S2O3 ,1%澱粉溶液,蒸餾水,分散藍溶液
三、實驗原理
菠萝蜜视频网站入口地址是一種強氧化劑,它的氧化能力在天然元素中僅次於氟。菠萝蜜视频网站入口地址在汙水處理中可用於除臭、脫色、殺菌、消毒、降酚、降解COD、BOD等有機物。
菠萝蜜视频网站入口地址在水溶液中的強烈氧化作用,不是菠萝蜜视频网站入口地址本身引起的,而主要是由菠萝蜜视频网站入口地址在水中分解的中間產物·OH基及HO2基引起的。很多有機物都容易與菠萝蜜视频网站入口地址發生反應。例如菠萝蜜视频网站入口地址對水溶性染料、蛋白質、氨基酸、有機氨及不飽和化合物、酚和芳香族衍生物以及雜環化合物、木質素、腐殖質等有機物有強烈的氧化降解作用;還有強烈的殺菌、消毒作用。
菠萝蜜视频网站入口地址氧化的優點:
1.菠萝蜜视频网站入口地址能氧化其它化學氧化,生物氧化不易處理的汙染物,對除臭、脫色、殺菌、降解有機物和無機物都有顯著效果;
2.汙水經處理後汙水中剩餘的菠萝蜜视频网站入口地址易分解,不產生二次汙染,且能增加水中的溶解氧;
3.製備菠萝蜜视频网站入口地址利用空氣作原料,操作簡便。
工業上采用高壓(1.5—3萬伏)高頻放電製取菠萝蜜视频网站入口地址,通常製得的是含1—4%菠萝蜜视频网站入口地址的混合氣體,稱為菠萝蜜视频网站入口地址化氣體。
1.菠萝蜜视频网站入口地址氧化有機物的機理:
1)直接反應機理—菠萝蜜视频网站入口地址分子直接進攻有機物的反應
(1)打開雙鍵,發生加成反應:借助其偶極結構同有機物的不飽和鍵發生加成反應,形成菠萝蜜视频网站入口地址化中間產物,並進一步分解。
R1C=CR2+O3 分解為 R1GCOOH+R2C=O G代表-OH、-OCH3、-OCOCH3
(2)親電反應
(3)親核反應
共振雜化分子的四種典型形式
菠萝蜜视频网站入口地址分子的共振三角形結構表明,它可以作為偶極試劑、親電試劑和親核試劑,與有機物形成三類反應。
2)間接反應機理—菠萝蜜视频网站入口地址分解形成自由基與有機物的反應
溶解性菠萝蜜视频网站入口地址分解形成羥基自由基,HO·通過不同的反應使溶解態無機物和有機物氧化。
鏈引發-傳遞-終止
(1)溶解性菠萝蜜视频网站入口地址的分解機理
HSB (Hoigne, Staehelin和Bader) 機理
GTF (Gorkon, Tomiyasn和Futomi) 機理
(2)HO·與溶解態化合物間的反應
電子轉移反應——從其它物質上抽取電子, 自身還原為OH-;
抽氫反應 ——從有機物的不同取代基上抽取H使有機物變為有機物自由基, 自身則轉變為H2O;
OH·加成反應 — OH·加成到烯烴或芳香碳氫化合物雙鍵上.
菠萝蜜视频网站入口地址脫色的機理是菠萝蜜视频网站入口地址及其產生的活潑自由基OH·使染料發色基團中的不飽和鍵(芳香基或共軛雙鍵)斷裂生成小分子量的酸和醛,生成了低分子量的有機物,從而導致水體色度顯著降低。菠萝蜜视频网站入口地址對親水性染料的脫色速度快,效果好;對疏水性染料的脫色速度慢,效果差,且需菠萝蜜视频网站入口地址量大。菠萝蜜视频网站入口地址可氧化鐵、錳等無機有色離子為難溶物菠萝蜜视频网站入口地址的微絮凝效應還有助於有機膠體和顆粒物的混凝,並通過過濾去除致色物。
2.菠萝蜜视频网站入口地址氧化性能的影響因素--溶液pH
pH的變化將改變菠萝蜜视频网站入口地址氧化反應的作用機理和去除效果
1)菠萝蜜视频网站入口地址本身的氧化能力與pH 值有關
菠萝蜜视频网站入口地址在水中的分解速度隨著pH 值的提高而加快 ,在pH<4時,菠萝蜜视频网站入口地址在水溶液中的分解可以忽略不計,其反應主要時溶解菠萝蜜视频网站入口地址分子同被處理水溶液中還原性物質的直接反應;在pH>4時,菠萝蜜视频网站入口地址的分解便不可忽略,在pH更高時,則菠萝蜜视频网站入口地址主要是在OH的催化作用下,經一係列鏈式反應分解成具有高反應活性的自由基而對還原性物質進行非選擇性氧化降解。 如果pH值提高一個單位菠萝蜜视频网站入口地址分解大約快3倍。
2)汙水中有機物或無機物的物理化學性質與pH值有密切關係
3)菠萝蜜视频网站入口地址吸收率與pH值有一定關係
pH 值在整個菠萝蜜视频网站入口地址氧化過程中的變化,主要是在中性或堿性條件下pH值會隨著氧化過程而呈下降趨勢,其原因是有機物氧化成小分子有機酸或醛之類物質。堿性條件下的汙染物去除率高於酸性條件
3.菠萝蜜视频网站入口地址氧化性能的影響因素--溶液溫度
提高反應溶液溫度將使反應的活化能降低,有利於提高化學反應速率。但是,隨溫度的升高,菠萝蜜视频网站入口地址其分解將加速,溶解度降低,從而降低了液相中菠萝蜜视频网站入口地址的濃度,減緩化學反應速度。同時,由於菠萝蜜视频网站入口地址氧化有機物的反應是一個連串反應,在降解有機物的同時也要對其氧化中間產物進行深度氧化,消耗液相中的菠萝蜜视频网站入口地址,減緩目標有機物的降解速率。為與工業實際廢水相接近,實驗選擇溫度範圍為3~30度。
4.菠萝蜜视频网站入口地址氧化性能的影響因素--催化劑
堿催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化:如O3/H2O2,它們是通過OH-來催化產生·OH而對有機物進行降解;光催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化:如O3/UV、O3/H2O2/UV,這裏要注意UV是一定波長的;多相催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化:如O3/固體催化劑(如活性炭、金屬及其氧化物,中國煤科院和北京菠萝网站在线观看共同開發的二氧化錳複合氧化物,有很好的催化作用,效率可以提高1.5倍)。
5.菠萝蜜视频网站入口地址技術在應用中存在的問題
低濃度菠萝蜜视频网站入口地址處理有機物時不能將其完全氧化為二氧化碳和水,而是生成一係列中間產物,如醛、羧酸等;菠萝蜜视频网站入口地址溶解度低,限製了菠萝蜜视频网站入口地址在水處理中的應用。菠萝蜜视频网站入口地址生產中對進入發生器的空氣質量要求高,且菠萝蜜视频网站入口地址有腐蝕性,要求設備和管路使用耐腐蝕材料或作防腐處理;菠萝蜜视频网站入口地址極不穩定 重量濃度為1%以下的菠萝蜜视频网站入口地址在常溫(常壓)的空氣中的半衰期為16小時,水中菠萝蜜视频网站入口地址濃度為3 mg/L時,半衰期僅30分鍾左右。
實驗原理思考:
1.廢水經菠萝蜜视频网站入口地址反應後,CODcr是否會升高,為什麽?
答:可能會升高。
1)菠萝蜜视频网站入口地址的作用有分解大分子基團,把一些原本無法檢測的物質變成顯性的。所以如果在作用的初期即菠萝蜜视频网站入口地址投加量較小的時候,或是菠萝蜜视频网站入口地址在菠萝蜜视频网站入口地址接觸池內傳質效率低,或是停留時間不足,都有可能影響到COD的降解效果,使得原來比較穩定難降解大分子物質(不顯COD)變成易降解的小分子物質(顯COD)。這樣就會出現CODcr升高的情況。這個現象在很多學校試驗中被證實。總有學生很惶恐的說:你的菠萝蜜视频网站入口地址發生器給我的廢水投加了COD!
2)實驗設備引起,如:乳膠管插在水中就可被氧化使的CODcr升高。為了避免此類現象的發生,需采用耐氧化矽膠管或者不鏽鋼管進行試驗。
2、有些廢水在使用菠萝蜜视频网站入口地址處理的時候,會出現大量泡沫,怎麽處理?
答:有些廢水會含有發泡劑類物質,此類試驗需要用三氯化鐵、硫酸鋁或者聚合氯化鋁等做下混凝預處理,再進行菠萝蜜视频网站入口地址處理。
四、實驗步驟
1.菠萝蜜视频网站入口地址濃度的測定:
用量筒取250ml 的2%的KI溶液加入氣體吸收瓶,然後通入菠萝蜜视频网站入口地址 90s,取100ml反應液於錐形瓶中,用醋酸酸化至pH=4,用0.005mol/L的Na2S2O3滴至淡黃色,加入1%澱粉溶液,繼續滴定至無色,記錄滴定消耗Na2S2O3的體積。
2.菠萝蜜视频网站入口地址脫色效率的測定:
(1)取兩個氣體吸收瓶,分別裝入250ml直接藍溶液和2%的KI溶液,用膠管連接通菠萝蜜视频网站入口地址 45s。
(2)取分散藍溶液反應液在很大吸收波長580nm下測吸光度,計算菠萝蜜视频网站入口地址的溢出量,求菠萝蜜视频网站入口地址的脫色效率和吸收率。
(3) 取反應後KI溶液100ml於錐形瓶中,用醋酸酸化至pH=4,用0.005mol/L的Na2S2O3滴至淡黃色,加入1%澱粉溶液,繼續滴定至無色,記錄滴定消耗Na2S2O3的體積。
(4)調解原水的pH為3和10,重複(1)(2)(3)。
測定菠萝蜜视频网站入口地址在水中的濃度,采用碘量法
菠萝蜜视频网站入口地址先用KI溶液吸收,生成I2用Na2S2O3標準溶液滴定
O3+2KI+H2O===O2+I2+2KOH
I2+2Na2S2O3===Na2S4O6+2NaI
測定方法:
1、菠萝蜜视频网站入口地址吸收:取250mL 2%KI溶液於吸收瓶中,通入菠萝蜜视频网站入口地址化氣1.5min。
2、取吸收菠萝蜜视频网站入口地址的KI溶液(2%)溶液100ml於錐形瓶中,用冰醋酸酸化調pH=4用0.005mol/LNa2S2O3標準溶液滴定至淡黃色時,再加入1%澱粉指示劑,此時溶液為藍色,再迅速滴定至藍色消失為終點。
注意:對於不同pH值得有色溶液,要注意溶液菠萝蜜视频网站入口地址吸收量與脫色率之間的聯係。