臭氧分解分析19850112

第 卷 第 期 年 月 环 境 化 学 , 水中溶解臭氧分解反应动力学研究 ’ 沈鹤柏 张五昌 张挺芳 华东师范大学化学系 要 本 文报导水中溶解臭氧的分解反应动力学研究结果 。 在液撇 一 ℃、 一 。、 义 氧浓度为 毫克 升 以下时 , 奥氧分解速度与臭氧浓度 呈一级反应动力学关系 , 与 一浓度 呈 。 级反应动力学关系 。 臭较分解速度常数随液溢升离而 增大 。 测得臭氧分解反 应 的 括 化 能 为 七 在 此述 条件范 围内 , 臭 气分解冲度方程为 书 。 一 。。、 , 。喻 ‘ 。 只 双 工。 〔 一 〕 ,、 矣氧是一种强氧化剂 , 用于饮 用水消毒和废水处理时 一 , 一 不但能苗杀 、 去矣 、 脱色 , 而且共有分解酚 、 氰 、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 万 活件剂等 一 介机物 , 涂头铁 、 锰等无机物的 作用 , 同 于不会产 生二次污染等优点 。 所以 , 近年来对矣氧在这方面的应用 , 进于 犷较多的研究 。 但是 , 对臭氧在水洛浪中的从木性质之一的矣氧分解速度研究得不多 。 因实验条件、 分析矣氧 浓度的方法不同及准确测定矣氧浓度较困难等原因 , 国外各研究 者 所 得 结 果 很 不 一 致 ‘一 肠 〕 。国内尚未见这方 面的报导 。 本文应用旋转圆盘电极伏安法 “ ’ , 对水中低浓度 臭氧的 自身分解速度进行了研究 。 由于采用旋转圆盘电极伏安法 , 能连续 、 自动测定水 中臭氧浓度 , 减少了问歇取样分析引起的误差 。 作者研究 了温度和 对水中溶解臭氧 分解速度的影响 , 测定了臭氧分解反应的活化能 , 得到了矣氧分解反应的动力学经验方 程 。 这一结果 , 将有助于用臭氧进行饮用水消毒及废水处理等方而的研究 。 实 验 部 分 一 、 仪器 和试剂 一 型旋转圆盘电极 江苏电分析仪器厂 , 上海工业大学 一 晶体管恒电位仪 上海电子元件二厂 一 一 函数记录仪 上海自动化仪表二厂 矣氧发生器 上海香料研究所研制 三电极测定池 毫升 , 铂 圆盘研究 电极 毫米 , 辅助电极 又 辛米铂 陆加兴 、 周晓波 卜海工业大学 志参加了部分工 作 期 冰中溶解臭氧分解反应动力学研究 片 , 参比电极为饱和甘汞 电极 一 缓冲浓 。 试剂采用分析纯试剂 , 均用重蒸水配制 。 二 、 实验操作 纯氧经碑胶干燥后 , 以 升 分的流量 , 经过臭氧发生器后 , 通入装代 “ ‘ 缓冲液的 毫升吸收瓶中 , 吸收瓶放在超级恒温水浴中。 通气 巧 分钟 , · 得臭 氧水溶液 。 将该溶液放置 分钟 , 例入测定池中 , 用旋转圆盘电极伏安法连续测定不同时 ’ 间臭氧的极限电流 用 一 函数记录仪 自动记录补公曲线 。 测定时测定池置于超级恒温槽 的水浴中。 ’ 臭氧浓度小于。 毫克 升时 , 极限电流云与浓度成正比 , 所 以臭氧浓度比等 于 电流比 ’。 为了方便 , 本文中直接用 电流艺的数值代替浓度进行数据处理 。 实验过程中 曾用分光光度法 〔 ’测定臭氧浓度 , 与伏安法 的测定值进行校对 , 结果 相符 。 由于测定时 , 有电流通过测定池 , 臭氧按下式在旋转圆盘电极上还原 十 计算表明 , 在每次测定中 , 测定时间以 分钟计 , 臭氧在电极上还原减少的量 , 约为总 量的 。 以下实验数据均己扣除了臭氧在电极上还原减少量 。 结 果 和 讨 · 论 一 、 反应级数的测定 按上述实验操作步骤测定 七和 分别为 、 、 、 。 、 、 、 时水中溶解臭氧浓度随时 间的变化 。 将所得数据 , 按 州 。 对云的关系处理 , 结 果见表 和图 表 明 在 ℃和 一 蘑犷 扑止叮外从咒粥料,月叫川任‘山 磅土呼山 , 一门六八 叮目 之间 , 臭氧分解反应遵循一级反应 动 力 学 方 程 。 同法测定功 ℃、 ℃上述各 值时臭氧 浓度随时间的变化 , 按同法处理 , 结果相同 。 由此可得 , 在 “ 一 ℃、 。 一 水中 溶解臭氧分解反应遵循一级反应动力学方程 。 其分解反应速度公式可用下式表示 卫旦 二 一 解 。 公 这一结果与 ‘ ’、 “ ’高桥信行 们 等报导的反应级数一致 。 而 〔召 ’则认 为反应是 级 。 刀刃 恐 改万 ’ 图 。℃时矣氧分解的一级动力学关系 , 兀 , 万 , 丁 , 傀 工兀了、、、‘ 卜 一 — 扭月、环 境 化 学 卷 表 ℃时臭氧浓度随时间变化的动力学关系 ￡ ‘ ‘ ’ “ ’ 一 ‘ 一 。 ”‘ 于 才 一川日一训 。 曰亡口八工 , ,工乃氏曰儿 ⋯ 八‘﹄嘴土 。 几卜八目八一了乃 ⋯ ︹入户﹄曰件 。 。 。 。 。 落 件 搜。 不 。 。 。 八目八目八曰尸内八曰 ⋯ ,八目目月山 一 ⋯⋯ 一 卜 八竹八民目口叮曰, ⋯ 思 一卜牲二 。 。 。 。 。 挂 了 心 冷 碑路丹 。 。 。 琦。 。 。 协 。 。 。 吐 。 。 一丁万万派一 。 选 ︺ 扭 乏少 通厂 了。 。 久 找匀 。 勺。 人 。 。 。 。 值对奥氛分解速度的影响 中了〔线的斜率即为水巾溶解臭氧分解速度常数介 伎 。 从图 可否出 , 矣氧分解 、二图 表 不同温度时 值与 的关系 温度 ℃ 工 丸义 一 飞 一 丸 ‘ 。 。 乃目一舀二盆门了六臼名 ⋯ ‘ 叭八, ,一应违左︺“。介。恤 ⋯ ︸只四曰‘月乙 。 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯、⋯⋯⋯、⋯ 。 一 ⋯⋯、 ⋯ 、 一 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 、 期 水中溶解臭氧分解反应动力学研究 速度常数随 而变化 。 表 列出液温在 ℃、 ℃、 ℃ , 不同 时臭氧分解速度常 数丸值 。 以无对 作图 , 得图 乙 此曰八“价乐 八。户 , 目的口 ︸口 , 边伙刃住 户 悠 召 。万 川公。。。 了 念 勺 幼脚幼幼划幼 以助州 勺勺心 ︸匕卜︺占八 护甘 卜 图 与瓦的关系 万 · ’ 图 乙 瓦与 的关系 从图 可知 , 臭氧分解的表观速度常数化随 增大而增大 。 为进一步研究允和 的关系 , 设 托二 丫 〔 一 〕” 二 尸 各 〔 十 〕” 朽 对上式两边取对数得 瓦 砂 书 二 儿 根据表 所列数据 , 分别 以不同温度时的 瓦对 作图 , 得图 。 从图 中可知 , 在 一 范围内 , 瓦与 呈线性关系 , 斜率均为 。 因此 , 得到在这一范围内 臭氧分解的表观速度常数 丸 〔 一 〕“ ’“ 则速度方程为 手 二 一 北 ‘〔 一 〕。 ’“ “ “ 实验中还发现 当 二 时 , 分解速度常数随 的变化变小 , 二 当 。时 分解速度常数随 变化迅速增大 , 九 。 在 ℃、 时 , 求得的瓦值较 ‘ ’求的瓦值略大 , 与高桥信行等人 『们 求得的无值基本一致 。 环 境 化 学 三 、 反应活化能 从图 求得在液温为 ℃、 ℃、 ℃ , 分别为 、 于表 中。 以 丸对 作图 , 得图 。 连卷 、 时的北值 , 列 ⋯ 引州一︺曰, 一一一一一一一一一侧钟 梦钾 表 反应温度与 值的关系 一 。 北又 一 。 一 。 。 尸 一 ‘ 】“ · ”凡 “ · “ · ’ , 一 兰 二 。 。 或 。 , 。 。 一 。 一 工 火 图 反应温度与 的关系 根据上述结果 , 水中臭氧在 一 ℃ , 由图 可见 , 、 、 时的直线 几乎平行 。 由这些直线的斜率和截距求得该反 应的活化能 二 , 指数前因子 二 又 , 。 一 洲寸分解速度方程可用下式表示 器一 · “ 丫 。” ‘ 。 〔 一 〕”一 巳 ‘ · ” ’ 四 、 水中奥叙分解反应的机理 、 、 ‘ 一 “ ’均认为水中臭氧分解是一个链反应 。 本文作者从实 验求得臭氧分解反应的速度方程 , 在 一 。 之问 , 臭氧分解速度与〔 一 〕“ · 成正 比 。 当溶液 和 时 , 臭氧分解速度与〔 一 〕的关系发生改变 。 因而可 以 认为臭氧分解反应是一个反应机理很复杂的反应 , 不是简单地直接由 变成 , 而是 经过一系列中间步骤 。 因此 , 可能是一个链反应 。 总之 , 关于臭氧分解反应的机理 , 尚 待进一步工作 。 参 考 文 献 〔 〕 , , 己才艺 耘 ”孟 , , 〔 〕 , , , , 孔 皿 , , ‘。 〔 〕 是 , , 批 孔 肚 , , 搜 〔 〕高桥信行 , 香月 收 , 用水己废水 , , 〔 〕诸周成治 , 池水喜义 , 加族康夫 , 化学工学论文集 , , 〔 〕张挺芳 , 张五 昌 , 沈鹤柏 、 陆加星 、 徐承天 , 华东师范大学学报 , , 理 〔 〕沈鹤柏 、 周晓霞 、 张五 吕、 张挺芳 , 环垅化学 , , , 理 年 月 。日 女歹味。 气