含鉻廢水的處理

1、Cr (W)的含量。1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1 了解化學(xué)還原法處理含鉻廢水的原理和方法。1.2學(xué)習(xí)用目視比色法或分光光度法測定廢水中2. 實(shí)驗(yàn)原理鉻是高毒性元素之一，廢水中的鉻以六價(jià)Cr (C2O72-或CrO42-)和三價(jià)Cr (川)形式存在。其中Cr ()毒性最大，對皮膚有刺激，可致潰爛，；進(jìn)入呼吸道會引起發(fā)炎或潰瘍，飲用了含 Cr (廢水會導(dǎo)致貧血、神經(jīng)炎等； Cr ()還是一種致癌物質(zhì)。所以， 國家規(guī)定廢水中 Cr (W)的排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)小于 0.5mg/L。Cr (川)的毒性比 Cr ( 低100 倍，因此，含鉻廢水處理的基本原則是將Cr (W)還原為Cr (m),然后盡可能將 Cr (川)除

2、去。處理含鉻廢水的方法很多，本實(shí)驗(yàn)采用鐵氧體法。鐵氧體是指具有磁性的 Fe3O4中的部分鐵被其他+2價(jià)或+3價(jià)金屬離子(如 Cr3+等)所取代而形成的以鐵為主體的復(fù)合氧化物。 鐵氧體法就是使含鉻廢水中的CbO?2-或CrO42-在酸性條件下，與過量的FeSOq作用生成Cr3+和Fe3+,反應(yīng)式為：2-2+3+3+Cr2O7 + 6 Fe + 14 H = 2Cr + 6Fe + 7 H2OHCrO 4- + 3 Fe2+ + 7H+ = Cr3+ 3Fe3+ + 4 H?O反應(yīng)完后，加入堿溶液，使廢水pH值升至810,控制適當(dāng)溫度，使 C產(chǎn)、Fe3+、Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋恚篎e3+3OH-= F

3、e(OH)3(s)Fe2+2OH-= Fe(OH)2(s)Cr3+3OH-= Cr(OH)3(s)加入少量的H2O2使部分Fe2+氧化為Fe3+,當(dāng)二者的氫氧化物的量的比例為1: 2左右時(shí)，可生成組成類似于Fe3O4 XH2O的磁性氧化物(鐵氧體)，其組成可寫成 Fe2+ Fe3+Fe3+O4 XH2O，其中部分Fe3+可被Cr3+取代，使Cr3+成為鐵氧體的組分而沉淀 出來，反應(yīng)原理可表示為：Fe3+ + Fe2+ +Cr3+ OH-宀Fe2+Fe3+Fe(卻)3+ Cq3+ O4 XH2O(s)沉淀物經(jīng)脫水處理可得到鐵氧體。含鉻鐵氧體是一種磁性材料，可用在電子工業(yè)上。 鐵氧體法處理含鉻廢水

4、不僅效果好、投資少、設(shè)備簡單、沉渣量少、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，還具有廢物利 用的意義。為了檢查含鉻廢水處理的結(jié)果，必須測定廢水樣品和經(jīng)處理后的試液中的Cr (W)含量。測定Cr (W)的方法很多，本實(shí)驗(yàn)采用比色法。在酸性介質(zhì)中，Cr (W)與二苯碳酰二肼(DPC)生成紅紫色配合物，且顏色深度與Cr (W)含量成正比。把樣品溶液的顏色與標(biāo)準(zhǔn)系列的顏色比較(目視或分光光度法)，便可確定試樣中 Cr (W)的含量。本法很靈敏，最低含鉻檢出濃度可達(dá) 0.01mg/L o Fe3+與顯色劑DPC生成黃色或黃紫色化合物而產(chǎn)生 干擾，可以加入 H3PO4使Fe3+生成無色Fe ( PO4) 36-而排除干擾。顯色反

5、應(yīng)式可表示為：2 HCrO 4- + 3H4R+ 6H + 宀 Cr (HR) 2+出只 + C產(chǎn) + 8H 2。式中：H4R DPC; H2R DPO (二苯偶氮碳酰二肼)這樣測得的只是樣品中 Cr (W)的含量，若要測定總含鉻量，須先將樣品中的Cr (m)用強(qiáng)氧化劑(如 KMnO4等)氧化為Cr (W)，然后再進(jìn)行測定。3. 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品3.1 儀器比色管（25mL, 10支）、分光光度計(jì)注1、容量瓶（25mL, 10個(gè)）、移液管（1mL , 5mL , 10mL , 25mL的各1支）、燒杯（250mL, 2個(gè)）、比色管架、溫度計(jì)（100C, 1支）、酒精 燈、三腳架、石棉鐵絲網(wǎng)、滴管

6、、洗耳球、容量瓶（ 50mL， 100mL 的各 1 個(gè)）、藥勺、臺天 平（公用）、磁鐵（公用） 。3.2 藥品酸：硫酸 H 2SO 4（3mol/L ）、混合酸 注2堿：氫氧化鈉 NaOH （ 6mol/L ）鹽：硫酸亞鐵 FeS04 7出0 （10%）其它：過氧化氫 H2O2 （3%）、二苯碳酰二肼（DPC）溶液注3、鉻Cr （ 貯備液注4（0.1mg/L 的含鉻廢水 注5）、 pH 試紙 注 1 只安排 2 學(xué)時(shí)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，此二項(xiàng)可不要。注 2 H 2S0 4： H3P04： H20=15： 15： 70（體積比）注3 0.1克DPC溶于50mL 95%的乙醇中，再加入 200mL 10%

7、 （體積比）的 H 2SO 4 即可。注意低溫、避光保存，溶液應(yīng)無色，若呈現(xiàn)微紅色則不能使用。注4將分析純K2C2O7在110120C烘干2小時(shí)，準(zhǔn)確稱取 0.2828克，溶解于蒸餾 水中，定容 1000mL 即可。注5若無工業(yè)含鉻廢水，可按下法配制：取105克K262O7溶于1000mL自來水中（此 溶液含Cr （W ）為0.53mg/L ）即可。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.1含Cr （W）廢水的處理（1） 取100mL含C（ W）廢水于250mL燒杯中，在攪拌下滴加約 1mL 3mol/L的H 2SO 4,使pH值約為2,然后在不斷攪拌下加入 10%的FeSO4 7 H2O溶液，直至溶液由淺黃色 變

8、為黃綠色（為什么？）為止，大約需要FeSO4 7 H2O溶液1015mL ,以使廢水中按重量 比 Cr （：FeSO4 7 H2O=1 : （1630）注6。（2）往燒杯中繼續(xù)滴加 6mol/L的NaOH ,調(diào)節(jié)pH=89 ,然后將溶液加熱到 70C左右， 使 Fe3+ 、 Cr3+ 、 Fe2+ 形成氫氧化物狀沉淀，沉淀應(yīng)為墨綠色。（3）在不斷攪拌下滴加 3%的 H2O2810 滴，使沉淀剛好呈現(xiàn)棕色即止，再充分?jǐn)嚢韬?冷卻靜置。（4） 用傾瀉法將上層清夜倒入另一燒杯中以備測定殘余Cr （W），沉淀用蒸餾水洗滌 數(shù)次（洗滌液棄去） ，以除去 Na+ 、 K+ 、 SO42- 等離子。然后將裝

9、有沉淀的燒杯用小火加熱， 不時(shí)攪拌沉淀,直至蒸發(fā)到干,得黑色鐵氧體,用磁鐵檢查其磁性。注6為使Cr （ 還原完全，F(xiàn)e2+需適當(dāng)過量，一般 Cr （ 含量越低，F(xiàn)e2+過量應(yīng) 越多；但Fe2+過量也不宜太多，因 Fe2+干擾Cr （ 的比色測定。4.2 Cr （W）的測定（1） Cr （標(biāo)準(zhǔn)液的配制：準(zhǔn)確取 10mL Cr （貯備液于100mL容量瓶中，用蒸 餾水稀釋至刻度，此標(biāo)準(zhǔn)液含Cr （W）的濃度為0.01mg/L。（ 2）標(biāo)準(zhǔn)色階（或工作曲線）的制備：取6 支潔凈的 25mL 比色管（或容量瓶） ,從 1到6編上號，然后分別移取 0.00, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00

10、, 2.50mL的Cr （ 標(biāo)準(zhǔn)液依次 加入比色管 （或容量瓶） 中，再各加入約 15mL 蒸餾水、 10 滴混合酸和 1.5mL 的 DPC 溶液， 搖勻，用蒸餾水稀釋至刻度；再搖勻，此即為標(biāo)準(zhǔn)色階。若用分光光度法測定時(shí)，用蒸餾水 調(diào)零，以空白（1號）為參比，用 1cm比色皿，在540nm波長處測定吸光度（A），以Cr（W）含量為橫坐標(biāo)，A為縱坐標(biāo)作圖，即得工作曲線。(3) 含鉻廢水中Cr (的測定： 取I.OOmL含Cr (廢水放入50mL容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，即得 稀釋后的廢水。 于兩支25mL比色管中，分別加入 0.5mL稀釋后含Cr (的廢水，再加 15mL蒸餾水、10

11、滴混合酸、1.5mLDPC溶液，用蒸餾水稀釋至刻度，放置10分鐘，與標(biāo)準(zhǔn)色階比較或測定吸光度。查工作曲線，求出Cr (W)的含量。(4) 凈化后的廢水中 Cr (W)的測定：取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. (4)中的上層清液(應(yīng)澄清無 懸浮物，否則應(yīng)過濾)10mL兩份分別放入兩支 25mL的比色管中，加10mL蒸餾水、10滴 混合酸、1.5mLDPC溶液，用蒸餾水稀釋至刻度，放置10分鐘，與標(biāo)準(zhǔn)色階比較或測定吸 光度，查工作曲線，求出 Cr (W)的含量。(5) 數(shù)據(jù)記錄和處理：為了操作省時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)色階(或工作曲線)的制備和試樣中Cr ( 的測定可同步進(jìn)行，即統(tǒng)一編號。同時(shí)顯色、同時(shí)測量，并按下表記錄數(shù)據(jù)。將

12、710號的顏色與16號的顏色比較，以確定7, 8,9, 10號樣品中的含 Cr(W)量； 或者根據(jù)710號的吸光度值，在工作曲線上查出對應(yīng)的含Cr (W)量。比較平行樣品 7, 8和9, 10的相對偏差，并求出二者的平均含Cr (W)量(注意：此時(shí)應(yīng)換算為原試樣每升含Cr (W)的毫克數(shù)表示)。5. 預(yù)習(xí)要點(diǎn)1 閱讀教材中有關(guān)氧化還原反應(yīng)、溶度積部分的內(nèi)容，了解本實(shí)驗(yàn)中凈化鉻所依據(jù)的 基本化學(xué)原理和主要化學(xué)反應(yīng)式。2了解鐵氧體的概念，結(jié)合實(shí)驗(yàn)了解其生成的條件。3 閱讀本實(shí)驗(yàn)附錄或到實(shí)驗(yàn)室見習(xí)，了解分光光度計(jì)的工作原理和使用方法。序 號試樣名稱Cr(VI)標(biāo)準(zhǔn)液含Cr廢水凈化后廢水項(xiàng)目、1 234567891011121取用量/ml2吸光度/