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活性自由基HO•可有效除去废水中的苯酚等有机污染物。
(1)H2O2在Fe3O4催化剂表面产生HO•除去废水中的苯酚的原理如图1所示。
①酸性条件下,该催化过程中产生HO•的反应的离子方程式为
H++H2O2+Fe2+=H2O+Fe3++HO•
H++H2O2+Fe2+=H2O+Fe3++HO•

②在不同初始pH条件下,研究苯酚的去除率随时间的变化,结果表明:在反应开始时,初始pH=6的溶液中苯酚的去除率明显低于初始pH=3的溶液,但一段时间后两者接近,原因是
酸性有利于HO•的形成,所以初始pH=3的溶液在开始时去除率较高。随着反应的进行,苯酚转化为乙酸,使溶液酸性增强,pH=6的溶液中苯酚去除率显著提高,最终两者的去除率接近
酸性有利于HO•的形成,所以初始pH=3的溶液在开始时去除率较高。随着反应的进行,苯酚转化为乙酸,使溶液酸性增强,pH=6的溶液中苯酚去除率显著提高,最终两者的去除率接近

(2)掺杂了Cr3+的Fe3O4催化剂催化氧化原理如图2所示。在Fe3O4催化剂中掺杂少量Cr3+,可提高催化效率,但浓度太高,反而会降低催化效率,其原因是
掺杂少量Cr3+可以促进Fe2+生成,有利于HO•的形成,但Cr3+浓度过高,会使过多H2O2分解生成O2,不利于HO•的产生
掺杂少量Cr3+可以促进Fe2+生成,有利于HO•的形成,但Cr3+浓度过高,会使过多H2O2分解生成O2,不利于HO•的产生

(3)光催化氧化技术也可生成HO•降解有机污染物,其原理如图3,光照时,价带失去电子产生有强氧化性的空穴,价带上生成HO•的电极反应式为
H2O-e-=H++HO•
H2O-e-=H++HO•
。图中HO•还有另外的产生途径,描述其产生过程:
光照时,电子从价带跃迁至导带,O2在导带获得电子生成H2O2或O2-•,最终转化为HO•
光照时,电子从价带跃迁至导带,O2在导带获得电子生成H2O2或O2-•,最终转化为HO•

【答案】H++H2O2+Fe2+=H2O+Fe3++HO•;酸性有利于HO•的形成,所以初始pH=3的溶液在开始时去除率较高。随着反应的进行,苯酚转化为乙酸,使溶液酸性增强,pH=6的溶液中苯酚去除率显著提高,最终两者的去除率接近;掺杂少量Cr3+可以促进Fe2+生成,有利于HO•的形成,但Cr3+浓度过高,会使过多H2O2分解生成O2,不利于HO•的产生;H2O-e-=H++HO•;光照时,电子从价带跃迁至导带,O2在导带获得电子生成H2O2或O2-•,最终转化为HO•
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:30引用:1难度:0.6
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