可見光輻照下碘釋放現(xiàn)象超聲效應(yīng)的實(shí)驗研究

超聲波輻照水溶液時，空化泡在聲波的作用下形成、振蕩、生長、收縮至崩潰?？栈荼罎r在空化泡周圍的極小空間內(nèi)可以產(chǎn)生5000K以上的高溫和高達(dá)5 X 107Pa的高壓等極端物理條件，同時可以產(chǎn)生氧化電位很高、化學(xué)性質(zhì)十分活潑的輕基自由基(.O H)[11。利用聲空化發(fā)生時產(chǎn)生的物理化學(xué)條件，通過進(jìn)行超聲預(yù)處理，可產(chǎn)生一系列聲化學(xué)效應(yīng)如超聲誘導(dǎo)效應(yīng)等，提高反應(yīng)的產(chǎn)率和速率[2,3]。本文研究了碘化鉀溶液在可見光輻照下碘釋放現(xiàn)象的超聲效應(yīng)。實(shí)驗結(jié)果表明:超聲的預(yù)輻照可以大大增加碘釋放量。我們采用臨界模型對該現(xiàn)象進(jìn)行了初步分析。
2實(shí)驗裝置
實(shí)驗 樣 品 制備:將碘化鉀晶粉(分析純)溶于去離子水配制成濃度為1M ol/L的溶液100m10實(shí)驗 采 用 低頻低功率超聲(20KHZ,3 W)。輻照時，將換能器探頭置于燒杯中央碘化鉀溶液中。光輻照時，采用氛燈(52.9 mW/cm2)側(cè)面輻照。使用紫外可見分光光度計(722型)對碘化鉀溶液中碘釋放現(xiàn)象進(jìn)行分析。所有實(shí)驗均在暗室中、室溫下完成。
3實(shí)驗結(jié)果與討論檢測 碘 釋 放量的傳統(tǒng)方法是硫代硫酸鈉滴定法。由于該方法容易產(chǎn)生人為誤差，所以本實(shí)驗采用分光光度計來檢測碘化鉀溶液中碘釋放量。由蘭伯特一比耳定律可知，碘分子在最大吸收峰處(354nm)的吸光度與其濃度成正比，因此吸光度可以表征碘釋放量的大小。未輻 照 前 ，碘化鉀溶液在所測波長范圍內(nèi)(320-500nm)吸光度接近為零，表明幾乎沒有碘析出，如圖一曲線a所示。經(jīng)過超聲輻照15分鐘后，可以觀察到碘化鉀溶液中碘的特征吸收譜(曲線b)，表明了碘釋放現(xiàn)象的發(fā)生。該現(xiàn)象可用聲化學(xué)理論描述如下:當(dāng)聲波輻照碘化鉀水溶液時，會產(chǎn)生大量的輕自由基【’]。這些輕自由基可結(jié)合成具有強(qiáng)氧化性的過氧化氫。碘化鉀分子被過氧化氫氧化而析出游離的碘分子[4,5,6]。反應(yīng)原理如下:H2O 一竺爭·OH十·H; ·OH+ ·OH一H202; H2 02十 2K 1一12+2 K OH
由曲線b還可以發(fā)現(xiàn)在最大吸收峰處的吸光度值僅為0.017，意味著在低頻低功率超聲下碘釋放現(xiàn)象不是非常顯著。這是由于超聲功率比較低時，聲空化效應(yīng)不明顯，水溶液中過氧化氫濃度較低，從而導(dǎo)致碘的析出量比較少。