feiiiii催化h2o2氧化降解水中甲基橙的研究Word文档下载推荐.docx
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(1)反应条件需要在酸性条件下,pH越小,反应降解甲基橙速率越快,降解效果越好。
反应最佳pH值为3,即pH=3时,甲基橙降解效果越好,降解速率越快。
初始溶液中H2O2的浓度越大,甲基橙的降解速率越快,降解效果越好。
在Fe(III)催化H2O2降解甲基橙的过程中,H2O2浓度的增加,使得Fe(III)向Fe(II)的转化速率越快,同时也使得羟基自由基的产生速率加快,从而加速了反应的进行。
初始溶液中Fe(III)浓度越高,甲基橙降解效率越高,甲基橙降解效果越好。
由此可见,Fe(III)浓度的增加会加快Fe(III)催化H2O2氧化降解甲基橙的反应速率,因为Fe(III)浓度增加了,随之而来的Fe(II)浓度也会增大,羟基自由基的产生速率也随之而加快,使得整个反应速度变快。
最佳的硝酸铁浓度为1.6mmol/L。
(2)阴离子主要考察硝酸根离子,硫酸根离子,氯离子。
其中硝酸根离子对甲基橙降解率无明显影响;
硫酸根离子浓度越大,甲基橙的降解越慢,降解效果越差;
氯离子浓度越大,甲基橙的降解越慢,降解效果越差。
由上面的章节可知三种阴离子在相同浓度下对甲基橙降解率:
硝酸根离子>
硫酸根离子>
氯离子。
(3)本文只考察两种抑制剂,甲醇和叔丁醇。
抑制剂能非常明显的起到在反应体系中对甲基橙的抑制降解效果,由上文可知甲醇对甲基橙的抑制降解效果比叔丁醇好。
关键词 羟基自由基(·
OH);
Fe(II,III);
H2O2;
甲基橙
Fe(II,III)catalytichydrogenperoxideoxidationdegradationofmethylorangeinaqueoussolution
Atract
Therapiddevelopmentofdyeindustryhasledtoseverewaterpollution.Theenvironmentandhumanshaveasignificantthreatthatishighconcentrationsandtoxicityofdyewastewater,sothedyewastewaterisanimportantissueinthecurrentwaterpollutionproblemsneedingtoberesolved.Methylorangedissolvedinwaterhashighlycarcinogenictohumans,thereforethewaterofMethylorangeisdischargedintolakesaftermetemissionstandardsbyaveryeffectivemethodoftreatment.
Methylorangeisdegradedbyperoxide(H2O2)thatiscatalyzedbyFe(II,III)inthispassage,thatisFentonandlike-Fenton.MethylorangeisdegradedwhenFe(II,III)iscatalyst,andH2O2isoxidizer.Recordtimewhenreactionstarts,measuretheAorbanceindifferenttimeandcalculateC/C0.Throughcontrollingvariables,researcheffectivenessthatMethylorangeisdegradedinFenton(Fe(II)/H2O2)andlike-Fenton(Fe(III)/H2O2)andthefactorsarepH,concentrationofFe(II,III),H2O2,anioninwater(NO3-,SO42-,Cl-),inhibitors(methanol、tert-butanol).Itcanbeconcluded:
(1)Fentonandlike-Fentonreactionmustbecarriedoutunderacidicconditions,andwiththeacidityisstrongerandaspHismoresmaller,thereactionismorefaster.WhenpHis3,Methylorangedegradedismoreandfast.ThehighertheconcentrationofH2O2,thefasterthedegradationrateofmethylorangeinFentonandlike-Fenton.ButwhentheconcentrationofH2O2isexorbitant,H2O2willinhibitFentonandlike-Fenton.ThehighertheconcentrationofFe(II)andFe(III),thefasterthedegradationrateofmethylorangeinFentonandlike-Fenton.ButwhentheconcentrationofFe(II)andFe(III)isexorbitant,Fe(II)andFe(III)hasnoeffectinFentonandlike-Fenton.
(2)ThefactorsareNO3-,SO42-,Cl-inwater.AndNO3-hasnoeffect;
thehighertheconcentrationofSO42-andCl-,theslowerthedegradationrateofmethylorangeinFentonandlike-Fenton.Threekindsofaniondegradationrateofmethylorangeatthesameconcentration:
NO3->
SO42->
Cl-.
(3)Twoinhibitorsaremethanolandtert-butanolinthispassage.Methanolinhibitingdegradationofmethylorangeisbetterthant-butanolinFentonandlike-Fenton.
Keywords Hydroxylradical(·
OH);
Fe(II,III);
Hydrogenperoxide;
Methylorange
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摘要I
AtractII
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第1章绪论
1.1我国水资源以及水污染现状
我国水资源匮乏的现象是一个不容小视的问题。
全球水资源缺乏的国家其中之一就是中国,仅仅占有6%的全球水资源。
据统计,由于我国大多数的城市发展飞快,不顾及生活环境,随意排放不经处理的有机废水,已经很严重的污染了我国的地下水,而且水污染也很明显的迅速扩大。
日趋严重的水污染严重地影响了我国正在实施的可持续发展战略,还会对城市居民的生活安全有巨大威胁。
现代工业,农业的迅速发展以及现代高科技的使用,更是严重的污染了我们生活非常需要的水资源。
其中水体中污染主要是工业污染,农业污染,水输送过程中的污染,以及自然污染。
其中农业污染,主要就是农业生产中所用的农药化肥,激素等中的金属离子,有毒物质以及有机物等;
工业上的污染物主要是工厂生产中所排放的有机废水;
而输送过程中也会受到管道中的污染;
自然污染就是生物的排泄物以及生活垃圾所造成的污染。
1.2Fenton反应与类-Fenton反应
1.2.1Fenton反应的特点
1894年,法国人HJHFenton发现用Fe(II)和H2O2的体系能氧化大多数有机物。
Fenton法就是Fe(II)和H2O2的组合,这种方法能够非常有效地氧化降解传统废水处理技术较难去除的难降解有机物[1]。
其反应实质是Fe(II)催化H2O2作生成具有高反应活性和强氧化性的羟基自由基(·
OH),羟基自由基能与有机物作用,使其分解成小分子。
随着更加深入的研究,又在Fenton试剂中加入紫外光、草酸盐等,使其氧化能力有巨大增强。
从广义上说,Fenton试剂法就是通过Fe(II)催化H2O2生成强氧化性的羟基自由基降解有机物的高级氧化处理技术[2]。
从近些年发展的历程中,Fenton法基本上是沿着光化学作用和电化学作用等方向向前发展的。
在染料污染的废水处理实验研究中,Fenton试剂法即能独自地使用,可以降解染料污染废水中难降解的有机污染物,除此之外也能与紫外光,超声波和微波等的方法相结合。
两者结合后有更加有效的处理效果。
同时,传统Fenton反应即可以作为预处理手段降解难降解有机污染物,将难降解有机污染物分解转化为易降解物质,提高了染料污染废水的可生化性能。
1.2.2Fenton反应机理
Fenton反应是通过Fe(II)和双氧水反应生成具有强氧化性的羟基自由基氧化有机物的反应,其主要的反应机理为:
(1-1)
Fenton反应中Fe(II)能够催化H2O2产生羟基自由基,而溶液中羟基自由基的反应是经过一系列复杂的链式反应得出的[3]。
链式反应开始:
(1-2)
链的传递:
(1-3)(1-4)
(1-5)
(1-6)
(1-7)
(1-8)
(1-9)
链的中止:
(1-10)
(1-11)
(1-12)
(1-13)
在反应中形成的Fe2+可能会对H2O2的分解产生催化作用,使H2O2分解成水和氧气,与此同时Fe2+和羟基自由基也能够发生反应。
其中式(1-5)就是类-Fenton法(H2O2与Fe3+的反应)的反应原理。
1.2.3Fenton反应类别
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