可见光辐照下碘释放现象超声效应的实验研究

超声波辐照水溶液时，空化泡在声波的作用下形成、振荡、生长、收缩至崩溃。空化泡崩溃时在空化泡周围的极小空间内可以产生5000K以上的高温和高达5 X 107Pa的高压等极端物理条件，同时可以产生氧化电位很高、化学性质十分活泼的轻基自由基(.O H)[11。利用声空化发生时产生的物理化学条件，通过进行超声预处理，可产生一系列声化学效应如超声诱导效应等，提高反应的产率和速率[2,3]。本文研究了碘化钾溶液在可见光辐照下碘释放现象的超声效应。实验结果表明:超声的预辐照可以大大增加碘释放量。我们采用临界模型对该现象进行了初步分析。
2实验装置
实验 样 品 制备:将碘化钾晶粉(分析纯)溶于去离子水配制成浓度为1M ol/L的溶液100m10实验 采 用 低频低功率超声(20KHZ,3 W)。辐照时，将换能器探头置于烧杯中央碘化钾溶液中。光辐照时，采用氛灯(52.9 mW/cm2)侧面辐照。使用紫外可见分光光度计(722型)对碘化钾溶液中碘释放现象进行分析。所有实验均在暗室中、室温下完成。
3实验结果与讨论检测 碘 释 放量的传统方法是硫代硫酸钠滴定法。由于该方法容易产生人为误差，所以本实验采用分光光度计来检测碘化钾溶液中碘释放量。由兰伯特一比耳定律可知，碘分子在最大吸收峰处(354nm)的吸光度与其浓度成正比，因此吸光度可以表征碘释放量的大小。未辐 照 前 ，碘化钾溶液在所测波长范围内(320-500nm)吸光度接近为零，表明几乎没有碘析出，如图一曲线a所示。经过超声辐照15分钟后，可以观察到碘化钾溶液中碘的特征吸收谱(曲线b)，表明了碘释放现象的发生。该现象可用声化学理论描述如下:当声波辐照碘化钾水溶液时，会产生大量的轻自由基【’]。这些轻自由基可结合成具有强氧化性的过氧化氢。碘化钾分子被过氧化氢氧化而析出游离的碘分子[4,5,6]。反应原理如下:H2O 一竺争·OH十·H; ·OH+ ·OH一H202; H2 02十 2K 1一12+2 K OH
由曲线b还可以发现在最大吸收峰处的吸光度值仅为0.017，意味着在低频低功率超声下碘释放现象不是非常显著。这是由于超声功率比较低时，声空化效应不明显，水溶液中过氧化氢浓度较低，从而导致碘的析出量比较少。