探究UVH2O2对水中啶虫脒的降解(3)
表1 UV、H2O2、UV/H2O2降解啶虫脒的动力学参数
处理方法 拟合方程 决定系数
R2 降解速率常数
K（min-1)
UV ln(C/C0) = -0.005t 0.9925 0.005
H2O2 ln(C/C0) = -0.0014t 0.9593 0.0014
UV/H2O2 ln(C/C0) = -0.0493t 0.9782 0.0493
2.2 底物浓度对UV/H2O2光解解啶虫脒的影响
配置啶虫脒浓度分别为为20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L，过氧化氢浓度均为500mg/L的溶液，量取上述溶液各10mL分别置于具塞石英试管中。把上述各石英试管放在紫外灯下进行照射。每隔一定时间采集样品溶液进行检测。
图2表示了在不同底物浓度下啶虫脒在UV/H2O2系统下光解情况,表2为用一级反应动力学方程来拟合实验数据所得到的动力学参数.由表2可知，各底物浓度的降解系统均满足准一级动力学方程。由表2和图2可以看出,四个溶液中啶虫脒浓度分别为20mg/L,30mg/L,40mg/L,50mg/L时,其对啶虫脒的降解速率常数分别为0.0493/min,0.037/min,0.0242/min，0.0171/min。在一定范围内啶虫脒初始浓度越低,啶虫脒的光解速率越高。由表2可知，底物浓度为20mg/L时的降解速率常数是底物浓度为50mg/L的近3倍。这是因为当系统中过氧化氢的量一定时，产生的羟基自由基数量也是一定的，当啶虫脒分子数量增加时，会竞争仅有的羟基自由基，最终导致啶虫脒的光解速率就变慢[2]。而且在光能一定的条件下,啶虫脒的光降解速率常数和单位啶虫脒分子所能接受的光能成正比。当啶虫脒的浓度越高时,在相同体积内,啶虫脒分子的分布密度也就会越大，系统里每个啶虫眯分子所能接收到的光能就越少,从而导致分子裂解的程度就越小[2]。根据这个原理还可以推测出，若啶虫脒浓度的进一步增大,啶虫脒的光解速率还会进一步降低。
表2不同底物浓度下UV/H2O2光解啶虫脒的动力学参数
底物浓度
C(mg/L) 拟合方程 决定系数
R2 降解速率常数
K（min-1)
20 ln(C/C0) = -0.0493t 0.9782 0.0493
30 ln(C/C0) = -0.0371t 0.9866 0.037
40 ln(C/C0) = -0.0242t 0.9992 0.0242
50 ln(C/C0) = -0.0171t 0.993 0.0171
2.3 过氧化氢浓度对UV/H2O2光解啶虫脒的影响
使用啶虫脒、过氧化氢和超纯水配置啶虫脒浓度为20mg/L,过氧化氢浓度分别为200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L、600mg/L的溶液。量取该溶液各10mL分别置于具塞石英试管中。把上述各石英试管放在紫外灯下进行照射。每隔一定时间采集样品溶液进行检测。
图3表示了在不同过氧化氢投加量下啶虫脒在UV/H2O2系统下光解情况,表3为用一级反应动力学方程来拟合实验数据所得到的动力学参数.由表3能够看出,当过氧化氢浓度为为200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L、600mg/L时，啶虫脒的降解过程都与准一级反应动力学方程相符合,过氧化氢在紫外灯照射下对啶虫脒的光解具有很强的促进作用,而且过氧化氢对啶虫脒光解反应的促进作用随着过氧化氢浓度的增加而增强,当溶液中的过氧化氢的浓度由200mg/L逐渐增加到600mg/L时,溶液中啶虫脒光解的降解速率常数也由0.044/min逐渐增加到0.0685/min。这是因为在UV/H2O2系统中，对啶虫脒降解起主要降解作用的是由紫外光激发解离过氧化氢产生的羟基自由基。在一定的浓度范围内，过氧化氢初始浓度越高，一定体积内由紫外线激发解离过氧化氢所产生的羟基自由基也就越多，对啶虫脒的降解速率也就越快。