高鐵酸鉀降解水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中孔雀石綠的研究

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材料與方法

１．１測驗(yàn)試劑

孔雀石綠、乙醇、Ｈ２ＳＯ４、ＮａＯＨ均為分析純；高鐵酸鉀為化學(xué)純。

１．２主要設(shè)備

ＡＢ２０４－Ｓ型電子天平，ＰＨＳ－２５型細(xì)致ｐＨ計(jì)（上海偉業(yè)儀器廠），８５－２型恒溫磁力攪拌器（上海司樂儀器廠），８００型臺式離心機(jī)（鄭州杜甫儀器廠），ＳＺ－９３型自動雙重純水蒸餾器（上海亞榮生化儀器廠），７２２型紫外可見分光光度計(jì)（寧波科生儀器廠）。

１．３測驗(yàn)方法

測驗(yàn)前用去離子水將孔雀石綠配成７．９２ｍｇ／Ｌ的標(biāo)準(zhǔn)溶液。取標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋到確定的濃度，用Ｈ２ＳＯ４或ＮａＯＨ調(diào)到所需ｐＨ值，然后參與適量的高鐵酸鉀，持續(xù)舉行磁力攪拌，在確定的時(shí)間間隔取回響液離心分開５ｍｉｎ，再用紫外可見分光光度計(jì)測定孔雀石綠溶液的吸光度。分別考察孔雀石綠的初始濃度、高鐵酸鉀的參與量、回響時(shí)間和初始ｐＨ值等因素對高鐵酸鉀降解孔雀石綠效果的影響。

１．４數(shù)據(jù)分析

紫外可見分光光度計(jì)在波長５００～７００ｎｍ范圍內(nèi)測定孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)液的最大吸收峰為６１７．４ｎｍ，測定的線性范圍為０．０７９~７．９２ｍｇ／Ｌ，線性回歸方程為Ｙ＝１２４．３９Ｃ－０．０１５，最低檢出濃度為０．０７９ｍｇ／Ｌ，相關(guān)系數(shù)為０．９９８５，孔雀石綠加標(biāo)回收率在９６％～９９％之間。

２結(jié)果與議論

２．１孔雀石綠初始濃度對孔雀石綠降解的影響

模擬正常水產(chǎn)養(yǎng)殖水體ｐＨ值為７，固定高鐵酸鉀與孔雀石綠的質(zhì)量比為１０∶１，操縱回響時(shí)間為６ｈ，研究孔雀石綠初始濃度對降解的影響，結(jié)果如圖１所示。由圖１可知，當(dāng)高鐵酸鉀與孔雀石綠的質(zhì)量比確定時(shí)，隨著孔雀石綠初始濃度的增加，回響液的吸光度先增加后降低，孔雀石綠的降解領(lǐng)先降低，后增加。當(dāng)孔雀石綠的初始濃度為０．２４ｍｇ／Ｌ時(shí)，回響液的吸光度達(dá)成最大值０．２１４，即此時(shí)高鐵酸鉀對孔雀石綠的降解率最低，而孔雀石綠溶液的初始濃度為０．０８ｍｇ／Ｌ和０．４８ｍｇ／Ｌ時(shí)高鐵酸鉀對孔雀石綠的氧化降解效果較好。理由可能是，當(dāng)孔雀石綠的初始濃度小于０．２４ｍｇ／Ｌ時(shí)，在稀溶液范圍內(nèi)回響物分子的分散對回響速率影響較小，增加初始濃度對回響速率的影響很小，因而孔雀石綠的降解率會顯著降低。另外，隨著孔雀石綠初始濃度的升高，高鐵酸鉀的參與量也逐步增大，高鐵酸鉀溶液的穩(wěn)定性隨之降低，自分解漸趨嚴(yán)重，也會影響孔雀石綠的降解效果。當(dāng)溶液中存在較多的降解產(chǎn)物時(shí)，高鐵酸鉀對降解產(chǎn)物的進(jìn)一步氧化也會影響對孔雀石綠的降解。當(dāng)孔雀石綠的初始濃度大于０．２４ｍｇ／Ｌ時(shí)，孔雀石綠濃度的增大，使得孔雀石綠和ＦｅＯ４２－及ＨＦｅＯ４－的碰撞幾率增加，回響速度加快，從而提高孔雀石綠的降解率。

２．２高鐵酸鉀的參與量對孔雀石綠降解的影響

模擬正常水產(chǎn)養(yǎng)殖水體ｐＨ值為７，向初始濃度為７．９２ｍｇ／Ｌ的５ｍＬ孔雀石綠溶液中依高鐵酸鉀與孔雀石綠的質(zhì)量比參與高鐵酸鉀固體，回響６ｈ，考察孔雀石綠的降解處境。由圖２可知，隨著高鐵酸鉀參與量的增加，回響液的吸光度先急速降低，然后緩慢升高，當(dāng)高鐵酸鉀與孔雀石綠的質(zhì)量比大約為２5∶１時(shí)達(dá)成最低值，此時(shí)孔雀石綠的降解效果最好，接近降解完全。當(dāng)高鐵酸鉀與孔雀石綠的質(zhì)量比低于２5∶１時(shí)，參與的高鐵酸鉀有一片面分解，即高鐵酸鉀將水氧化而放出氧氣，高鐵酸鉀用量會缺乏，降解率較低；當(dāng)高鐵酸鉀與孔雀石綠的質(zhì)量比大于２5∶１時(shí)，持續(xù)增加高鐵酸鉀的用量，孔雀石綠的降解率不降反升。因此應(yīng)選擇高鐵酸鉀和孔雀石綠的質(zhì)量比為２5∶１左右。

２．３回響液初始ｐＨ值及回響時(shí)間對孔雀石綠降解的影響

固定高鐵酸鉀與孔雀石綠的質(zhì)量比為１０∶１，分別調(diào)理５ｍＬ初始濃度為７．９２ｍｇ／Ｌ的孔雀石綠溶液ｐＨ值為５，６，７，８，９，１０，磁力攪拌使孔雀石綠與高鐵酸鉀充分接觸，測定不同回響時(shí)間孔雀石綠溶液的吸光度，結(jié)果如圖３所示?？梢钥闯?，回響液在不同回響時(shí)間的吸光度明顯受回響液初始ｐＨ值的影響。當(dāng)ｐＨ＝７時(shí)，回響液的吸光度隨回響時(shí)間的延長逐步降低，回響６ｈ后，隨回響時(shí)間的增加吸光度有緩慢升高的趨勢，這可能是由于降解產(chǎn)物的深度氧化所致。故高鐵酸鉀降解孔雀石綠不宜超過６ｈ。當(dāng)ｐＨ值為１０時(shí)，在回響起始階段，高鐵酸鉀對孔雀石綠的降解效果就很明顯，回響３０ｍｉｎ后高鐵酸鉀對孔雀石綠的降解已根本完成。

在上述條件下充分回響６ｈ，不同初始ｐＨ值條件下孔雀石綠降解效果如圖４所示。

由圖３、４可知，回響液的吸光度隨其初始ｐＨ值的升高顯著降低，回響液初始ｐＨ值是高鐵酸鉀降解孔雀石綠的重要影響因素。由于高鐵酸鉀對孔雀石綠的降解效率主要受高鐵酸鉀的分解速度和氧化才能的影響，高鐵酸鉀的分解速度越快，其與孔雀石綠作用的時(shí)間就越短，對孔雀石綠的降解越少；高鐵酸鉀的氧化才能越強(qiáng)，孔雀石綠的降解越完全。高鐵酸鉀的分解實(shí)際上是高鐵酸鉀與水之間的氧化恢復(fù)回響：４ＦｅＯ４－＋１０Ｈ２Ｏ→４Ｆｅ（ＯＨ）３＋３Ｏ２↑＋８ＯＨ－。當(dāng)ｐＨ值為５～７時(shí)，高鐵酸根離子雖然氧化電位較大，氧化才能較強(qiáng)，但是穩(wěn)定性差，分解速度快，且酸性越強(qiáng)，分解速度越快，同時(shí)孔雀石綠分子比其離子更難氧化，于是水溶液中高鐵酸根離子與水分子的分解回響速度大大快于與孔雀石綠分子回響的速度，導(dǎo)致絕大片面的高鐵酸鉀與水回響掉了，對孔雀石綠降解較少；隨著回響液ｐＨ值的升高，高鐵酸根離子的質(zhì)子化形式裁減，氧化電位減小，氧化水的才能逐步減小，穩(wěn)定性增加，分解速度變慢，并有利于高鐵酸鉀恢復(fù)產(chǎn)物的絮凝、沉降作用，故孔雀石綠的降解增加。但是當(dāng)將初始ｐＨ值調(diào)至１１和１２時(shí)，溶液脫色現(xiàn)象特別顯著，孔雀石綠與堿溶液回響生成白色沉淀。

３結(jié)語

１）高鐵酸鉀集氧化、絮凝功能于一體，可以有效降解養(yǎng)殖水體中的孔雀石綠，同時(shí)處理過程中不會產(chǎn)生二次污染。

２）當(dāng)孔雀石綠溶液的初始濃度小于０．２４ｍｇ／Ｌ時(shí)，孔雀石綠的降解率隨初始濃度的增大而降低；當(dāng)孔雀石綠溶液的初始濃度大于０．２４ｍｇ／Ｌ時(shí)，孔雀石綠的降解率隨初始濃度的增大而升高；初始濃度為０．０８ｍｇ／Ｌ和０．４８ｍｇ／Ｌ時(shí)降解效果較好。