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近年来备受关注的高铁酸钾由于其独特的物理化学性质,已逐步被认可为新一代集氧化、絮凝、杀菌等多种功能于一体的多功能高效水处理剂。然而,有关高铁酸钾氧化降解废水的最佳反应条件和反应机理的研究却至今不够充分和深入,本文选取罗丹明B(Rhb)和五氯酚钠(PCP-Na)分别对应印染和医药废水所含的典型污染物作为高铁酸钾氧化降解的研究对象。
研究表明高铁酸钾氧化降解罗丹明B溶液和五氯酚钠溶液的最佳pH值分别为1~2,3.5~4.5;且降解效果随氧化反应时间、反应摩尔比(nK<,2>FeO<,4>:n污染物)的增加而增加。在最佳pH值的条件下,当氧化反应时间为5min,反应摩尔比分别为2:1、3:1时高铁酸钾氧化罗丹明B和五氯酚钠溶液的单位质量高铁酸钾氧化效率最高,成本最低。在寻求最佳反应条件的过程中我们发现,罗丹明B和五氯酚钠这两种目标分子结构之间的差异性导致了高铁酸钾对罗丹明B的降解效果总体上要高于五氯酚钠且相差较大;而与此同时两者间的最佳pH值、氧化反应时间、反应初始摩尔比等反应条件又如此接近,则昭示着高铁酸钾和两目标分子间的反应机理可能存在相似性。
运用GC/MS分析反应产物和纳秒级激光闪光光解装置观测荧光信号等方法的实验结果证明高铁酸钾氧化罗丹明B和五氯酚钠的反应同为形成目标分子.高铁酸钾联合型过渡态中间体后的单电子转移过程。但两者接受电子的方式各有不同,罗丹明B的接受位置为分子上电荷密度最低的羧基中的O原子,然后经分子态激发并退激后在桥碳原子处断裂。而五氯酚最初的接受位置为最易与高铁酸根成键的羟基上的O或H原子,然后经电荷转移至分子上键能最低的对位上的C-Cl键上,在对位上的氯原子处发生断裂。
在高铁酸钾氧化罗丹明B的研究过程中对添加物和溶液体积的初步探索表明这两因素对降解效率并没有明显影响;在高铁酸钾氧化降解五氯酚钠溶液的反应过程中发现通气能提高降解效率。