芬顿试剂实验方案最终版.docx
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芬顿试剂实验方案最终版
环境工程专业实践方案
—PR
芬顿试剂氧化技
的
应
用
组员:
王杰、王群超
王维、王秋林
芬顿试剂氧化技术应用实验
一、实验目的:
1、探究对芬顿试剂氧化能力的影响因素
2、确定其最佳氧化条件。
二、实验原理:
由亚铁离子与过氧化氢组成的体系,称为芬顿试剂,它能生成强氧化性的羟基自由基,在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏,最终氧化分解。
芬顿反应是以亚铁离子为催化剂的一系列自由基反应。
主要反应大致如下:
Fe2++H2°2==Fe3++OH-+HO•
Fe3++H2O2+OH-==Fe2++H2O+HO•
Fe3++H2O2==Fe2++H++HO2
HO2+H2O2==H2O+O2f+HO•
芬顿试剂通过以上反应,不断产生HO•(羟基自由基,电极电势2.80EV,仅次于F2),使得整个体系具有强氧化性,可以氧化氯苯、氯化苄、油脂等等难以被一般氧化剂(氯气,次氯酸钠,二氧化氯,臭氧,臭氧的电极电势只有2.23EV)氧化的物质。
根据上述Fenton试剂反应的机理可知,OH•是氧化有机物的有效因子,而[Fe2+]、[H2O2]、[OH-]决定了OH•的产量,因而决定了与有机物反应的程度。
影响该系统的因素包括溶液pH值、反应温度、H2O2投加量及投加方式、催化剂种类、催化剂与H2O2投加量之比等。
三、实验装置设备与药品试剂:
装置与设备:
1、锥形瓶;2、pH计;3、容量瓶;4、烧杯;
5、可见分光光度计;6摇床振荡器;7、电加热器;
实验药品与试剂:
1、FeSO4.7H2O2;2、H2O2(30%);
3、甲基橙印染废水样品;4、稀硫酸;
5、蒸馏水
水样的选着:
实验室采用浓度为50mg/L的甲基橙水溶液作为模拟有机废水。
选择甲基橙水溶液作模拟有机废水的原因,只采用甲基橙成分单一,而且甲基橙属于分析纯,相对于工业级的染料能更准确更容易地把握反应的规律和本质。
甲基橙操作液的配置:
称取0.05g无水甲基橙固体,定容到1000ml的容量瓶即得所需50mg/L操作液现配现用。
四、实验步骤:
(1)、FeSO4.7H2O投加量的影响
1、分别取100ml废水置于6个锥形杯中,编号1-7号。
2、用H2SO4溶液调节每个锥形瓶中废水pH为33、H2O2(30%)投加量为40ml/L。
4、分别控制1-7号锥形瓶中FeSO4.7H2O为2g/L、3g/L、4g/L、
5g/L、6g/L、7g/L,7号锥形瓶做空白实验。
5、将1-7号锥形瓶置于摇床反应半小时。
6、以吸收波长为480nm用分光光度测定各锥形瓶的分光光度,数据记录在表一中。
(2)、H2O2投加量的影响
1、分别取100ml废水置于7个锥形杯中,编号1-7号。
2、用H2SO4溶液调节每个锥形瓶中废水pH为3。
3、FeSO4.7H2O投加量控制在一中得出的最佳量。
4、分别向1-6号锥形瓶中加20ml/L、30ml/L、40ml/L、50ml/L、
60ml/L、70ml/L的H2O2(30%),7号锥形瓶做空白式样。
5、将1-7号锥形瓶置于摇床反应半小时。
6、以吸收波长为480nm用分光光度测定各锥形瓶的分光光度,数据记录在表二中。
(3)、最佳pH值得确定
1、分别取100mL的废水置于7个锥形瓶中,编号1-7。
2、用H2SO4溶液调节1-6每个锥形瓶的pH值,分别为2、3、
4、5、6,7号锥形瓶做空白实验。
3、分别向1-7号锥形瓶中加入FeSO4.7H2O、H2O2(30%),加入的量控制在一、二中得出的最佳量。
4、将1-7号锥形瓶置于摇床反应半个小时。
5、以吸收波长为480nm用分光光度测定各锥形瓶的分光光度,数据记录在表三中。
(四)、反应时间的影响
1、分别取100ml废水置于7个锥形杯中,编号1-7号。
2、用H2SO4溶液调节每个锥形瓶中废水pH为3。
3、FeSO4.7H2O投加量控制在中一得出的最佳量。
4、H2O2(30%)投加量为二中得出的最佳量。
5、将1-6号锥形瓶置于摇床分别反应10、20、30、40、50、60分钟。
6、以吸收波长为480nm用分光光度测定各锥形瓶的分光光度,数据记录在表四中。
(五)、H2O2投加的投加次数的影响
1、取7个锥形瓶依次编号数1-6号,分别取100ml的甲基橙印染废水放于其中。
剩余一个做空白实验。
2、用H2SO4溶液调节每个锥形瓶中废水pH为3。
3、分别向所有的锥形瓶中投加0.4g的FeSO4.7H2O2。
4、向1号的锥形瓶中投加4ml的双氧水并放于摇床振荡器上。
5、确定最佳投加时间后,对于其他的锥形瓶,按编号从2到6分别投加2ml、1.3ml、1ml、0.8ml、0.7ml按投加次数2、3、4、5、6分别每隔2min投加一次。
并及时放于摇床振荡器上
6、所有锥形瓶放于摇床振荡器上震荡最佳反应时间为止。
7、对于空白实验,与其他锥形瓶一样,依次调节pH值、投加
0.4g的FeSO4.7H2O2、4ml的双氧水并放于振荡器上震荡相同时间。
8、以吸收波长为480nm用分光光度测定各锥形瓶的分光光度,数据记录在表五中
五、数据处理:
吸光度采用722型光栅分光光度计来测定。
脱色率计算公式为:
』Ao一A)>100%。
Ao
其中:
n:
为脱色率。
Ao:
为反应前的吸光度值。
A:
为反应后的吸光光度值。
通过不同反应条件下脱色率的比较,确定最佳芬顿试剂催化氧化甲基橙水溶液的最佳反应条件
表
编号
1
2
3
4
5
6
7
FeSO4.7H2O
g/L
分光光度
表二
编号
1
2
3
4
5
6
7
H2O2mL/L
分光光度
表二
编号
1
2
3
4
5
6
7
pH
分光光度
表四
编号
1
2
3
4
5
6
7
反应时间
min
分光光度
表五
编号
1
2
3
4
5
6
7
投加次数
分光光度
六、实验分析:
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