化學需氧量(COD)是指用強氧化劑將1L廢水中的還原性物質(zhì)氧化為二氧化碳和水所消耗的氧化劑的量,并換算成以O2為氧化劑時所消耗O2的質(zhì)量。水體COD值常作為水體中有機污染物相對含量的綜合指標之一。Fenton(Fe2+/H2O2)法能產(chǎn)生Fe3+和具有強氧化性的羥基自由基(?OH)引發(fā)一系列鏈式反應,被廣泛應用于有機廢水的治理。
(1)羥基自由基(?OH)的電子式為 。
(2)分別取初始pH=4、COD=80的廢水200mL,加入200mLH2O2,改變起始投加FeSO4?7H2O的量,反應相同時間。測得反應后水樣COD隨Fe2+投加量的關系如圖所示。當Fe2+投加量超過1g?L-1時,反應后水樣COD不降反升的原因可能是 溶液中c(Fe2+)過大,被還原的H2O2增多,生成的Fe3+催化H2O2分解生成O2速率加快,溶液中c(?OH)減小,氧化去除還原性有機物的速率減慢:過量Fe2+殘留,會增加測量水樣COD時強氧化劑的用量,造成水樣COD測量值偏高溶液中c(Fe2+)過大,被還原的H2O2增多,生成的Fe3+催化H2O2分解生成O2速率加快,溶液中c(?OH)減小,氧化去除還原性有機物的速率減慢:過量Fe2+殘留,會增加測量水樣COD時強氧化劑的用量,造成水樣COD測量值偏高
(3)已知?OH更容易進攻有機物分子中電子云密度較大的基團。1-丁醇比正戊烷更容易受到?OH進攻的原因是 由于O的電負性比C大,1-丁醇中羥基(-OH)的電子云密度比正戊烷中甲基(-CH3)亞甲基(-CH2-)的電子云密度大,更易受到?OH的進攻由于O的電負性比C大,1-丁醇中羥基(-OH)的電子云密度比正戊烷中甲基(-CH3)亞甲基(-CH2-)的電子云密度大,更易受到?OH的進攻。
(4)在Fenton法的基礎上改進的基于硫酸根自由基(SO4?-)的氧化技術引起關注。研究發(fā)現(xiàn),一種Mn3O4石墨烯納米復合材料對催化活化S2O2-8產(chǎn)生SO4?-具有很好的效果。S2O2-8結構為。
①與Fe2+/H2O2試劑相比,Mn3O4-石墨烯/S2O2-8的使用范圍更廣。SO4?-在強堿性條件下反應生成?OH,寫出該反應的離子方程式:SO4?-+OH-=?OH+SO2-4SO4?-+OH-=?OH+SO2-4。
②一種制取Mn3O4一石墨烯納米復合材料的物種轉化關系可表示為(GO表示石墨烯):
在石墨烯表面制得1molMn3O4,理論上需要消耗NaBH4的物質(zhì)的量為 3.753.75mol。
③利用該復合材料催化活化S2O2-8并去除廢水中有機污染物的可能反應機理如圖所示。該機理可描述為 S2O2-8得到Mn3O4中Mn(Ⅱ)和石墨烯失去的電子,生成SO4?-和SO2-4;SO2-4和Mn3O4中的Mn(Ⅲ)反應生成SO4?-和Mn(Ⅱ);水體中的還原性有機污染物被SO4?-氧化生成CO2和H2OS2O2-8得到Mn3O4中Mn(Ⅱ)和石墨烯失去的電子,生成SO4?-和SO2-4;SO2-4和Mn3O4中的Mn(Ⅲ)反應生成SO4?-和Mn(Ⅱ);水體中的還原性有機污染物被SO4?-氧化生成CO2和H2O
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【答案】;溶液中c(Fe2+)過大,被還原的H2O2增多,生成的Fe3+催化H2O2分解生成O2速率加快,溶液中c(?OH)減小,氧化去除還原性有機物的速率減慢:過量Fe2+殘留,會增加測量水樣COD時強氧化劑的用量,造成水樣COD測量值偏高;由于O的電負性比C大,1-丁醇中羥基(-OH)的電子云密度比正戊烷中甲基(-CH3)亞甲基(-CH2-)的電子云密度大,更易受到?OH的進攻;SO4?-+OH-=?OH+;3.75;S2得到Mn3O4中Mn(Ⅱ)和石墨烯失去的電子,生成SO4?-和;和Mn3O4中的Mn(Ⅲ)反應生成SO4?-和Mn(Ⅱ);水體中的還原性有機污染物被SO4?-氧化生成CO2和H2O
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:79引用:1難度:0.7
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