堿性過硫酸鉀法測定廢水中的總鉻

1、 堿性過硫酸鉀法測定廢水中的總鉻 摘 要本文主要研究的是廢水中處理總鉻的改進方法，國家標(biāo)準(zhǔn)方法采用高錳酸作為氧化劑，過量的高錳酸鉀用亞硝酸還原，而過量的亞硝酸鈉又被尿素分解，操作過程繁瑣。本文是研究用堿性過硫酸鉀代替高錳酸鉀作為氧化劑測定廢水中總鉻的改進方法，減少將三價鉻氧化成六價鉻的操作步驟。通過實驗得出堿性過硫酸鉀法測定水中總鉻的條件以及可行性。關(guān)鍵詞 總鉻；堿性過硫酸鉀；二苯基碳酰二肼；分光光度法 Alkaline potassium persulfate method for the determination of total chromium in wastewaterAbstra

2、ctThis paper mainly studied the wastewater handling of total chromium improved method national standard method using potassium permanganate as an oxidizing agent, an excess of potassium permanganate with nitrite reduction, the excess sodium nitrite was the decomposition of urea, the procedure is cum

3、bersome. This article is a study with alkaline potassium persulfate instead of potassium permanganate the wastewater oxidant determination of total chromium in the improved method of reducing the oxidation of trivalent chromium hexavalent chromium steps. Obtained by experiment alkaline persulfate to

4、tal chromium determination in water conditions, and feasibility.Key words total chromium, alkaline potassium persulfate, diphenyl two hydrazine, spectrophotometry目 錄1 緒論51.1 本課題研究的意義51.2 水中總鉻的污染現(xiàn)狀與危害71.3 現(xiàn)有水中總鉻的測定的主要方法77771.4 本文研究的內(nèi)容81.5相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)82 實驗部分82.1 儀器和試劑88 試劑82.2 實驗原理9 二苯基碳酰二肼顯色原理92.2.2堿性過硫酸鉀氧化法

5、測定廢水中總鉻的原理102.3實驗內(nèi)容和方法10 試劑的配置10113 結(jié)果與討論113.1 六價鉻顯色最佳條件1111 顯色劑用量13 六價鉻顯色完全時間143.2 堿性過硫酸鉀氧化三價鉻測定中最佳條件的選擇1515 加熱時間的確定163.3堿性過硫酸鉀與堿性過硫酸鉀對三價鉻氧化效率的比較.173.4 堿性過硫酸鉀與加熱對六價鉻顯色的影響17 加熱對六價鉻的影響17六價鉻吸光度影響18堿性過硫酸鉀對六價鉻的影響193.5 堿性過硫酸鉀氧化三價鉻重現(xiàn)性193.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制2020213.7國家標(biāo)準(zhǔn)法測定水質(zhì)的總鉻222222233.8 水樣測定的對照實驗2323 堿性過硫酸鉀氧化法測定水

6、樣24 加標(biāo)回收率24結(jié) 論25致 謝27參 考 文 獻281 緒論1.1 本課題研究的意義 重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染。主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。如日本的水俁病和痛痛病分別由汞污染和鎘污染所引起。其危害程度取決于重金屬在環(huán)境、食品和生物體中存在的濃度和化學(xué)形態(tài)。重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染中，還有一部分是在大氣和固體廢物中。重金屬鎘在常溫條件下為銀白色或略帶藍色光澤的軟質(zhì)金屬，1817年，德國哥廷根大學(xué)化學(xué)和醫(yī)藥學(xué)教授斯特羅邁爾從不純的氧化鋅中分離出褐色粉末樣物質(zhì)，將其與木炭共同加熱，制得鎘。自20世紀初以來，鎘及其化合物廣泛用于制造鎳鎘電

7、池、顏料、合金，也可以用于電鍍及塑料制品中的穩(wěn)定劑。鎘的產(chǎn)量及用途在不斷增加，據(jù)統(tǒng)計全世界每年向環(huán)境中釋放的鎘達30000噸左右，其中82%-94%的鎘會進入到土壤中?？茖W(xué)研究證實，土壤中鎘超標(biāo)，可能對農(nóng)作物和人體都帶來危害。因此人們在制訂環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，就需要考慮鎘對植物生長產(chǎn)生毒害作用的閾值，以及對人體健康產(chǎn)生危害的閾值?，F(xiàn)有研究結(jié)果揭示，植物毒性臨界值一般高于人體毒害臨界值，也就是說當(dāng)未顯示植物生長異常的土壤鎘含量情況下，已經(jīng)有可能對人體造成傷害。1931年發(fā)生在日本富山縣的“痛痛病”，是鎘環(huán)境污染進而導(dǎo)致人體慢性鎘中毒的典型案例。鎘及其化合物可以經(jīng)過呼吸道和消化道進入人體。長期接觸一定

8、劑量的鎘主要導(dǎo)致腎臟損害，表現(xiàn)為尿中含大量低分子量蛋白，由于腎小管功能受損，造成鈣、磷和維生素D代謝障礙，進而造成骨質(zhì)軟化和疏松，嚴重者極易發(fā)生病理性骨折，嚴重影響患者的勞動能力和生活質(zhì)量。相關(guān)的流行病學(xué)研究，還提示慢性鎘中毒患者可能出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)損害，以及腫瘤的高發(fā)。我國消費大米的人口眾多，糧食的流通趨勢有可能帶來消費鎘超標(biāo)大米人數(shù)的增加?，F(xiàn)有的研究揭示了鎘環(huán)境污染的現(xiàn)狀，但是在臨床工作中，能夠確認的環(huán)境污染所導(dǎo)致的慢性鎘中毒病例依然多屬于個案。我國食品中鎘限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，大米鎘含量0.2毫克/公斤、面粉鎘含量0.1毫克/公斤、肉魚鎘含量0.1毫克/公斤、蛋類鎘含量0.0

9、5毫克/公斤等，由于衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的制定需要安全系數(shù)方面的考慮，以及人體內(nèi)在的代謝能力，所以短期攝入鎘超標(biāo)食品并不意味著傷害會立即顯現(xiàn)12。因此對于環(huán)境中所含有的鉻需要準(zhǔn)確的測定以減少鉻對人類的危害。此次研究的意義在于克服高錳酸鉀氧化法測定總鉻濃度的不足之處, 采用堿性過硫酸鉀作為氧化劑建立一種新的測定方法。對國標(biāo)法的消解預(yù)處理步驟進行部分改進, 簡化操作過程, 避免總鉻成分的損失，并通過實驗確定堿性過硫酸鉀對三價鉻的最佳氧化條件等，使對總鉻的測定操作更簡便、快捷, 節(jié)省試劑, 提高大批量水樣的分析速度。結(jié)合多種技術(shù)與處理手段以達到總結(jié)一般規(guī)律方法并最終用于實際的生產(chǎn)生活當(dāng)中。最終得到準(zhǔn)確快速測定環(huán)

10、境中的總鉻為人類的健康環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。1.2 水中總鉻的污染現(xiàn)狀與危害鉻是一種銀白色, 質(zhì)脆而硬的金屬。近年來, 隨著工業(yè)的發(fā)展, 鉻及其化合物作為冶金、電鍍、制革、油漆、顏料、印染、制藥等行業(yè)的重要原料, 得到了廣泛的應(yīng)用。鉻在天然土壤-水系統(tǒng)的Eh-pH 范圍內(nèi)常以六價鉻Cr()和三價鉻Cr()兩種穩(wěn)定價態(tài)存在。三價鉻的鹽類可在中性或弱堿溶液中水解，生成不溶解于水的氫氧化鉻而沉淀于水體形成底泥。因此自然界的三價鉻主要被吸附在固體物質(zhì)上面而存在于沉積物中。六價鉻多溶于水中，主要以HCrO42-和CrO42-兩種形態(tài)存在，其化學(xué)活性大，毒性強，是造成地下水污染的主要污染物，在工業(yè)

11、廢水中，主要以六價鉻的形態(tài)存在。六價鉻只有在厭氧的情況下，才還原為三價鉻，而且三價鉻毒性很低。因此六價鉻還原為三價鉻后被吸附或生成氫氧化鉻沉淀是水溶液中去除六價鉻的重要途徑。鉻的毒性主要來自六價鉻，其被列為是對人體危害最大的八種化學(xué)物質(zhì)之一，是國際公認的三種致癌金屬物之一，同時也是美國EPA 公認的129 種重點污染物之一?！般t的健康、安全與環(huán)境指南”指出：對職業(yè)健康最有影響的是六價鉻化合物。暴露在這些化合物中的人，有可能引起急性病，如肝損傷，皮膚刺激、潰瘍和過敏，鼻刺激、潰瘍和鼻中隔穿孔，呼吸過敏。最嚴重的健康問題是呼吸癌。流行病學(xué)研究證實：長期暴露在高濃度六價鉻中（如老舊的鉻鹽廠、鉻酸鹽顏

12、料廠和使用鉻酸的電鍍廠）可使呼吸癌發(fā)病率大大提高，且呼吸癌潛伏期超過15 年。據(jù)報道共有104 種職業(yè)存在著潛在的接觸鉻的機會。由于鉻的應(yīng)用非常廣泛，因此很難確定鉻的職業(yè)接觸量到底有多少，但是，職業(yè)接觸鉻肯定是引發(fā)癌癥的主要問題。31.3 現(xiàn)有水中總鉻的測定的主要方法 將三價鉻氧化成六價鉻后用二苯碳酰二腁分光光度法測定。在酸性溶液中，試樣的三價鉻被氧化成六價鉻六價鉻與二苯碳酰二腁反應(yīng)生成紫紅色化合物，于波長540nm處進行分光光度測定。過量的高錳酸鉀用亞硝酸鈉分解，過量的亞硝酸鈉被尿素分解。41.3.2 石墨爐-原子吸收光譜法石墨爐-原子吸收光譜法，原理是取一定量的環(huán)境水樣品，加入3至5滴優(yōu)級

13、純硝酸與0.05%的硝酸溶液制備的鉻標(biāo)準(zhǔn)系列溶液分別置于自動進樣器樣品的盤中，自動進樣器依次吸取機體改進劑溶液、標(biāo)準(zhǔn)系列溶液或水樣，按設(shè)定的儀器工作條件進行總鉻的測定；5火焰原子吸收分光光度法的原理是將水樣加入試劑后，直接噴入火焰，在空氣乙炔火焰中形成的鉻基態(tài)原子對357.9nm的共振線產(chǎn)生吸收。將水樣的吸光度與標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度進行比較，測定水中鉻的含量。61.4 本文研究的內(nèi)容 本文主要研究的是廢水中總鉻測定的改進方法，國家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB/T7466-1987）采用高錳酸鉀作為氧化劑，過量的高錳酸鉀用亞硝酸還原，而過量的亞硝酸鈉又被尿素分解，這種方法較容易收Mo、Fe、Cu等元素的干擾，操作

14、過程繁瑣，費時費力。而用堿性過硫酸鉀代替高錳酸鉀作為氧化劑來形成一種新的測定廢水中總鉻的改進方法，減少將三價鉻氧化成六價鉻的操作步驟。在用堿性過硫酸鉀作為氧化劑時，研究其對顯色反應(yīng)的影響，包括改進方法中三價鉻的氧化效率，最佳氧化條件，最終確定改進方法的可行性。1.5相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)我國制定了一系列有關(guān)鉻的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。制革工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB3549-83）中規(guī)定三價鉻的總排放量月平均值不得超過1.0mg/L（二級），日平均值不得超過1.5mg/L.（二級）。地面水環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)（GB3833-83）中規(guī)定六價鉻在地面水中的含量不得超過0.01mg/L.（一級）、0.02mg/L.（二級）和0.0

15、5mg/L.（三級）。飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-85）中規(guī)定六價鉻含量不得超過0.05mg/L。齊文啟等綜述了國外水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測方法進展，提及世界衛(wèi)生組織（WHO）暫定飲用水中總鉻含量不得超過0.05mg/L (WHO控制線修改值）。72 實驗部分2.1 儀器和試劑（1） 721型可見分光光度計（上海光譜儀器有限公司),1臺（2） 分析天平（上海精科天平），1 臺。（3） 電子天平（上海恒平儀器儀表廠）：1臺。（4） 高壓鍋（ASD）：1臺（5） 冰箱（常州國華電器有限公司）：1臺。（6） 自粘性標(biāo)簽：1套（7） 電磁爐：（浙江上虞市通州儀器廠）：1臺（8） 各類玻璃器皿： 50ml具塞

16、比色管兩套（24支）。 1 ml、2 ml、5 ml、10ml移液管各2只，洗耳球2個。 100ml、250ml、1000ml容量瓶數(shù)個。 250ml、500ml燒杯數(shù)個，玻璃棒2支，蒸餾水杯。 滴管2個，比色管架2個，蒸餾水瓶2個；試劑瓶2個，藥勺5個。 2cm比色皿一套，濾紙若干。 試劑1. 丙酮（分析純）：無錫市展望化工試劑有限公司。2. 二苯基碳酰二肼（分析純）：天津市大茂化學(xué)試劑廠。3. 高錳酸鉀（分析純）：中國振興化工廠（蘇州）。4. 尿素（分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。5. 重鉻酸鉀（優(yōu)級純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。6. 磷酸（分析純）：無錫市展望化工試劑有限公司。7.

17、 氯化鉻（分析純）：江蘇年沙化工廠（昆山）。8. 硫酸（分析純）：無錫市展望化工試劑有限公司。9. 亞硝酸鈉（分析純）：上海試劑一廠。10. 堿性過硫酸鉀（分析純）2.2 實驗原理 二苯基碳酰二肼顯色原理現(xiàn)階段大部人認為的二苯基碳酰二肼顯色原理如下第一步反應(yīng) 從二苯基碳酰二肼用于對鉻的發(fā)色機理來講，第一步反應(yīng)先是由六價鉻與DPC產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物是二價鉻或三價鉻與二苯基偶氮碳酰肼，反應(yīng)如下：必須指出，在高價鉻首先氧化DPC的同時，呈還原型二苯基偶氮碳?；系碾翹HNH失去一個氫離子，這個氫離子直接加到羰基氧原子上，形成羥基OH，使碳?；系碾掠蒒HNH變成N=N，所以得到下列反應(yīng)：第二

18、步反應(yīng)三價鉻離子與二苯基偶氮碳酰肼的發(fā)色反應(yīng)的歷程是，碳?；鶅蓚?cè)具有明顯的連續(xù)脫氫，使相對形成N=N結(jié)構(gòu)的簡單配位體絡(luò)合物并逐步生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，反應(yīng)如下：82.2.2堿性過硫酸鉀氧化法測定廢水中總鉻的原理堿性過硫酸鉀將水中三價鉻氧化成六價鉻，六價鉻再與二苯碳酰二腁反應(yīng)生成紫紅色化合物，在波長540nm處進行分光光度測定。過量的堿性過硫酸鉀被加熱分解，從而不影響六價鉻的顯色。2.3實驗內(nèi)容和方法 試劑的配置(1) 4%堿性過硫酸鉀溶液：用分析天平稱取1.5g氫氧化鈉置于燒杯中，用蒸餾水溶解加入4g堿性過硫酸鉀搖勻。移入100ml容量瓶中，定容至刻度，搖勻。(2) 顯色劑：用分析天平稱取二苯基碳

19、酰二肼0.2g溶于50ml丙酮中，移入100ml容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，搖勻。貯于棕色瓶內(nèi)，置于冰箱中保存。顏色變深后不能再用。(3) 1:1硫酸溶液：將硫酸緩緩加入到同體積的水中，搖勻。(4) 1:1磷酸溶液：將磷酸與水等體積混合。(5) 高錳酸鉀溶液（40g/l）：稱取高錳酸鉀4g,在加熱和攪拌下溶于水，最后稀釋至100ml.(6) 尿素溶液（200g/l）：稱取尿素20g,溶于水并稀釋至100ml。(7) 亞硝酸鈉溶液（20g/l）：稱取亞硝酸鈉2g，溶于水并稀釋至100ml。(8) 氫氧化銨溶液（1:1）：氨水與等體積水混合。(9) 六價鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液（0.1g/l）：用分析天平

20、稱取0.2829g重鉻酸鉀溶于燒杯中，用蒸餾水溶解，移入1000ml容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，搖勻。 (10) 六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液(5mg/l)：用移液管準(zhǔn)確移取5ml六價鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液至100ml的容量瓶中，用蒸餾水定容至100mL。(11) 三價鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液（0.1g/l）：用分析天平稱取0.1281g 氯化鉻溶于燒杯中，用蒸餾水溶解，移入250ml容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，搖勻。(12) 三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液(5mg/l)：用移液管準(zhǔn)確移取5ml三價鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液至100ml的容量瓶中，用蒸餾水定容至100mL。1. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制取8支50ml的比色管，分別加入0ml，0.5ml，1m

21、l，2ml，4ml，6ml，8ml,10ml的三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用蒸餾水稀釋至25ml刻度，再加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1）與2ml氧化劑，搖勻，蓋上蓋子，放入高壓鍋加熱20min后，取出冷卻后稀釋至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻，靜置15min后，在540nm的波長下測定，三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度.2. 水樣的測定取2支50ml的比色管，分別加入2ml與4ml的處理后的水樣，用蒸餾水稀釋至25ml刻度，再加入0.5ml硫酸（1+1），0.5ml磷酸（1+1）與2ml氧化劑，搖勻，蓋上蓋子，放入高壓加熱20min后，取出冷卻后稀釋至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻，靜置1

22、5min后，在540nm的波長下測定水樣的吸光度。3 結(jié)果與討論3.1 六價鉻顯色最佳條件3.1.1 吸收曲線 選定條件：顯色劑用量為2ml，顯色時間為15min，2cm比色皿。實驗步驟：取兩支50ml的比色管，分別加入0ml與4ml的六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1）用蒸餾水稀釋至標(biāo)線，加入2ml顯色劑，搖勻，靜置15min。分別測定當(dāng)吸收波長為400nm，410nm,420nm，430nm，440nm，450nm，460nm，470nm，480nm，490nm，500nm，510nm，520nm，530nm，540nm，550nm，560nm，570n

23、m，580nm，590nm，600nm時六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1),不同的波長下所測得的吸光度值如表311所示。 表311 不同波長下的鉻的吸光度波長空白液（A1）顯色液（A2)吸光度A(A2-A1)4000.0140.0420.0284100.0140.0440.0304200.0130.0490.0364300.0140.0530.0394400.0130.0570.0444500.0130.0620.0494600.0130.0680.0554700.0140.0750.0614800.0140.0910.0774900.0130.1120.099

24、5000.0140.1410.1375100.0140.1740.1605200.0140.2050.1915300.0130.2300.2175400.0130.2420.2295500.0140.2400.2265600.0130.2250.2125700.0130.1990.1865800.0130.1670.1545900.0140.1360.1226000.0130.0980.085根據(jù)上表作出吸光度隨波長大小而變化的曲線，見圖311所示。 圖311可以看出，當(dāng)波長為540nm時，鉻顯色液的吸光度最大，但需精確得出最佳吸光度，則測定吸收波長分別在532nm，534nm，536nm，5

25、38nm，542nm，544nm，546nm，548nm時六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，不同的波長下所測得的吸光度值如表312所示。 表312 不同波長下的鉻的吸光度波長0ml六價鉻（A1）4ml六價鉻（A2)吸光度A(A2-A1)5320.0060.4380.2175340.0140.2350.2215360.0140.2360.2225380.0130.2380.2255400.0140.2430.2295420.0130.2400.2275440.0140.2390.2255460.0130.2350.2225480.0130.2320.219 根據(jù)上表作出吸光度隨波長大小而變化的曲線，見圖3

26、12所示。圖312 不同波長下的鉻的吸光度由圖312 可以看出，當(dāng)吸收波長為540nm時，鉻的吸光度最大，因此采用的吸收波長為540nm，即為測定波長。 顯色劑用量 選定條件：吸收波長為540nm，顯色時間為15min，2cm比色皿。 實驗步驟：取14支50ml的比色管，分成2組，2組分別加入0ml與4ml的六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用蒸餾水稀釋至標(biāo)線，再加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1），每組7支比色管中分別加入0.5ml，1ml，2ml，3ml，4ml，5ml，6ml顯色劑，搖勻，靜置10min后，在540nm的波長下測定六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2

27、-A1),測定的吸光度值如下表313所示。 表313 不同顯色劑用量下的鉻的吸光度 顯色劑用量（ml）0ml六價鉻（A1）4ml六價鉻（A2)吸光度A(A2-A1)0.50.0140.2360.22210.0140.2380.22420.0140.2410.22730.0130.2380.22540.0140.2350.22150.0140.2310.21760.0140.2270.213 根據(jù)上表做出吸光度隨顯色及大小而變化的曲線，見圖3-1-3圖313 不同顯色劑用量下的鉻的吸光度由圖313可以看出，當(dāng)顯色劑用量為2ml時，鉻的吸光度最大，因此采用的顯色劑用量為2ml。 六價鉻顯色完全時間

28、 選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，2cm比色皿。 實驗步驟：取12支50ml的比色管，分成6對，每一對分別加入0ml與4ml的六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用蒸餾水稀釋至標(biāo)線，再加入0.5ml硫酸（1：1），0.5ml磷酸（1：1）與2ml顯色劑，搖勻，在每一對的兩支比色管分別靜置5min，10min，15min，20min，25min，30min后，在540nm的波長下測定，六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1),測定的吸光度值如下表314所示。表314 不同顯色時間下的鉻的吸光度顯色時間（min）0ml六價鉻（A1）4ml六價鉻（A2)吸光度A(A2-A1)50

29、.0140.2320.218100.0140.2360.222150.0140.2420.228200.0140.2420.228250.0140.2410.227300.0140.2410.227根據(jù)上表作出吸光度隨顯色時間大小而變化的曲線，見圖314所示。圖3-4-1不同顯色時間下鉻的吸光度 由圖314可以看出，當(dāng)顯色時間為15min時，鉻的吸光度最大并穩(wěn)定，因此采用的顯色時間為15min。3.2 堿性過硫酸鉀氧化三價鉻測定中最佳條件的選擇 選用5mg/L的三價鉻鉻溶液作為測試儀器的標(biāo)準(zhǔn)溶液，4%堿性過硫酸鉀溶液作為氧化劑。通過實驗確定該溶液吸光度最大時所對應(yīng)的條件。選定條件：吸收波長為5

30、40nm，顯色劑2ml，2cm比色皿。高壓鍋加熱時間25min，顯色時間為15min。實驗步驟：取12只50ml的比色管，分成2組，每組分別加入0ml與4ml的三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用蒸餾水稀釋至25ml，每組三角瓶中分別加入0.5ml，1ml，2ml，3ml，4ml，5ml堿性過硫酸鉀，放入高壓鍋25min后取下，冷卻后加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1），再將溶液稀釋定容至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻靜置15min。在540nm的波長下測定溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1),測定的吸光度值如下表321所示。表321 不同氧化劑體積下鉻的吸光度堿性過硫酸

31、鉀（ml）0ml三價鉻（A1）4ml三價鉻（A2)吸光度A(A2-A1)0.50.0180.1460.12810.0180.1870.16920.0170.2490.23230.0180.2490.23140.0180.2500.23250.0170.2510.234根據(jù)上表作出吸光度隨氧化劑體積變化的曲線，見圖321所示。 圖321 不同堿性過硫酸鉀用量下的鉻的吸光度由圖321可以看出，當(dāng)堿性過硫酸鉀量2ml時，鉻的吸光度達到最大并穩(wěn)定，隨著堿性過硫酸鉀的增加，吸光度沒有明顯變化，則將氧化劑的用量定為2ml。 加熱時間的確定選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，2cm比色皿，2ml堿

32、性過硫酸鉀，顯色時間為15min。實驗步驟：取12支50ml的比色管，分成6對，每一對分別加入0ml與4ml的三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用蒸餾水稀釋至25ml刻度，2ml堿性過硫酸鉀，搖勻，蓋上蓋子，放入高壓鍋加熱，每一組比色管分別加熱5min，10min，15min，20min，25min，30min，取出冷卻后加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1）并稀釋至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻靜置10min。在540nm的波長下測定溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1),測定的吸光度值如下表323所示。表323 不同加熱時間下鉻的吸光度加熱時間（min）0ml三價鉻（A1

33、）4ml三價鉻（A2)吸光度A(A2-A1)50.0160.0940.078100.0150.1930.178150.0160.2380.222200.0170.2470.230250.0170.2460.229300.0150.2480.233根據(jù)上表作出吸光度隨加熱時間變化的曲線，見圖323所示。 圖323 不同加熱時間下的鉻的吸光度由圖323可以看出，當(dāng)加熱時間為20min時，鉻的吸光度開始最大，為則確保實驗穩(wěn)定性確定最佳加熱時間為25min。3.3堿性過硫酸鉀與堿性過硫酸鉀對三價鉻氧化效率的比較. 選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，2cm比色皿。高壓鍋加熱時間25min，顯

34、色時間為15min。實驗步驟：取24只50ml的比色管，分成3組，第一、二組加入4ml的三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，第三組加入4ml六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液。三組都用用蒸餾水稀釋至25ml，加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1），第一組分別加入0ml,0.5ml，1ml，2ml，4ml，6ml，8ml,10ml堿性過硫酸鉀，第二組分別加入0ml,0.5ml，1ml，2ml，4ml，6ml，8ml,10ml堿性過硫酸鉀。兩組放入高壓鍋20min后取下。冷卻后將三組溶液稀釋定容至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻靜置15min。在540nm的波長下測定溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1

35、)。由前面實驗結(jié)論空白樣的吸光度是恒定的。所以可以由計算直接得出表3-3-1。表3-3-1不同測定方法下鉻的吸光度 鉻濃度/mg/l堿性過硫酸鉀法測三價鉻/A1過硫酸鉀法測三價鉻/A2六價鉻/A300.0160.0190.0180.10.0580.0490.0600.20.1160.1060.1180.40.2440.2340.2410.60.3780.3810.3670.80.5050.5120.4831.00.6230.6300.604由表3-3-1可整理得得表3-3-2表3-3-2不同測定方法下鉻的吸光度對比鉻濃度/mg/l0.10.20.40.60.81.0|A1-A3|/A3*100

36、%3.33%1.69%1.24%3.00%4.55%3.15%|A2-A3|/A3*100%18.33%10.17%2.9%3.81%3.00%4.30%由表3-2-2可知堿性過硫酸鉀法測量鉻的準(zhǔn)確度高于過硫酸鉀法。3.4 堿性過硫酸鉀與加熱對六價鉻顯色的影響 加熱對六價鉻的影響選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，2cm比色皿。高壓鍋加熱時間25min，顯色時間為15min。實驗步驟：取6只50ml的比色管，分成2組，每組分加入0ml,2ml,4ml的六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液。2組都用用蒸餾水稀釋至25ml。第一組加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1）直接定容至50ml，加入2

37、ml顯色劑，搖勻靜置15min在540nm的波長下測定溶液的吸光度A1。第二組在高壓鍋加熱20min，冷卻后加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1）定容至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻靜置15min。在540nm的波長下測定溶液的吸光度A2。得到表3-4-1 表3-4-1加熱對六價鉻吸光度的影響 鉻加入量/ml024不加熱/A10.0180.1180.241加熱/A20.0170.1150.246誤差率(A2-A1)/A1*100%-5.6%-2.5%2.1% 三組數(shù)據(jù)誤差都小于10%因此表3-4-2的數(shù)據(jù)說明加熱對六價鉻沒有影響 六價鉻吸光度影響選定條件：吸收波長為540nm

38、，顯色劑2ml，2cm比色皿，2ml堿性過硫酸鉀，顯色時間為15min。實驗步驟：取12支50ml的比色管，分成6對，每一對分別加入0ml與4ml的六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用蒸餾水稀釋至25ml刻度，再加入2ml堿性過硫酸鉀，搖勻，蓋上蓋子，放入高壓鍋加熱，每一組比色管分別加熱5min，10min，15min，20min，25min，30min，取出冷卻后加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1）并稀釋至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻靜置15min。在540nm的波長下測定溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1),測定的吸光度值如下表341所示。表3-4-1堿性過硫酸鉀在

39、不同加熱時間下鉻的吸光度加熱時間（min）0ml三價鉻（A1）4ml三價鉻（A2)吸光度A(A2-A1)50.0150.0940.079100.0100.1690.159150.0150.2440.229200.0140.2450.231250.0130.2450.232300.0150.2480.233由3-4-1表繪制出圖3-4-1圖3-4-1堿性過硫酸鉀在不同加熱時間下鉻的吸光度 由圖3-4-1 可知堿性過硫酸鉀再加熱20min后對鉻的吸光度沒有影響。 堿性過硫酸鉀對六價鉻的影響 選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，2cm比色皿。高壓鍋加熱時間25min，顯色時間為15min。

40、實驗步驟：取6只50ml的比色管，分成2組，每組分加入0ml,2ml,4ml的六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液。第二組加入4ml堿性過硫酸鉀。兩組都在高壓鍋加熱25min，冷卻后加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1）定容至50ml。加入2ml顯色劑，搖勻靜置15min。在540nm的波長下測定溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1)。得到表3-4-2 表3-4-3 堿性過硫酸鉀對六價鉻的影響 鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液加入量/ml024堿性過硫酸鉀/A10.0170.1150.246不含堿性過硫酸鉀/A20.0180.1220.223誤差率(A2-A1)/A1*100%5.9%6.1%-9.3%

41、三組數(shù)據(jù)誤差都小于10% 表因此由3-4-3堿性過硫酸鉀對六價鉻的影響由表3-4-3可知堿性過硫酸鉀對六價鉻沒有影響。3.5 堿性過硫酸鉀氧化三價鉻重現(xiàn)性 選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，2cm比色皿，2ml堿性過硫酸鉀，加熱時間為25min。實驗步驟：取12支50ml的比色管，分成6對，每一對分別加入0ml與4ml的三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用蒸餾水稀釋至25ml刻度，加入2ml氧化劑，搖勻，蓋上蓋子，放入高壓鍋加熱至25min后，取出冷卻后再加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1）并稀釋至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻，靜置15min后，在540nm的波長下測定三價鉻標(biāo)

42、準(zhǔn)溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1),測定的吸光度值如下表313所示。表332 平行鉻的吸光度序號0ml三價鉻（A1）4ml三價鉻（A2)吸光度A(A2-A1)平均值u10.0170.2430.2260.22520.0160.2420.22630.0170.2410.22440.0170.2400.22350.0170.2430.22660.0160.2420.226計算六組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差10% 變異系數(shù)=S/u=2.06%5% 說明堿性過硫酸鉀氧化三價鉻重現(xiàn)性很好。3.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，2cm比色皿，顯色時間15min，高壓

43、鍋加熱25min。實驗步驟：取7支50ml的比色管，分別加入0ml，1ml，2ml，4ml，6ml，8ml，10ml的六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入0.5ml硫酸（1:），0.5ml磷酸（1:1）然后用蒸餾水稀釋至50ml刻度線，加入2ml顯色劑，搖勻，靜置 15min后，在540nm的波長下測定六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1),測定的吸光度值如下表361所示 表361 不同濃度下的六價鉻的吸光度六價鉻濃度(mg/l)00.10.20.40.60.81吸光度/A0.0180.0600.1180.2410.3670.4830.604根據(jù)上表作出吸光度隨六價鉻標(biāo)液濃度不同

44、而變化的標(biāo)準(zhǔn)曲線曲線，見圖361所示。 圖3-6-1三價鉻標(biāo)準(zhǔn)曲線由圖361 所示，標(biāo)準(zhǔn)曲線為A0.5963x0.0102，相關(guān)系數(shù)R20.9991。選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，2cm比色皿，2ml堿性過硫酸鉀，加高壓鍋加熱時間為25min。實驗步驟：取7支50ml的比色管，分別加入0ml，1ml，2ml，4ml，6ml，8ml,10ml的三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用蒸餾水稀釋至25ml刻度，加入2ml氧化劑，搖勻，蓋上蓋子，放入高壓鍋中加熱25min后，取出冷卻后再加入0.5ml硫酸（1:1），0.5ml磷酸（1:1）并稀釋至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻，靜置15min后，在54

45、0nm的波長下測定，三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以蒸餾水作參比，測定的吸光度值如下表362所示。 表3-6-2不同濃度下的六價鉻的吸光度三價鉻濃度（mg/L)00.10.20.40.60.81吸光度/A0.0160.0580.1160.2440.3780.5050.623根據(jù)上表作出吸光度隨六價鉻標(biāo)液濃度不同而變化的曲線，見圖362所示。圖3-6-2不同濃度下的六價鉻的吸光度由圖3-6-2所示，標(biāo)準(zhǔn)曲線為A0.6227x0.0018，相關(guān)系數(shù)R20.9987。表3-6-3不同濃度下三價鉻與六價鉻吸光度的比較三價鉻/六價鉻濃度（mg/L)00.10.20.40.60.81六價鉻吸光度A0.0180.

46、0600.1180.2410.3670.4830.604六價鉻校正吸光度00.0420.1000.2230.3490.4650.586三價鉻吸光度A0.0160.0580.1160.2440.3780.5050.623三價鉻校正吸光度 00.0420.1000.2280.3620.4890.607相對誤差 00.0%0.0%2.2%3.7%5.2%3.6%氧化效率%100100102103105104三價鉻和六價鉻的相對誤差全部在10%以內(nèi)。所以實驗數(shù)據(jù)可行。3.7國家標(biāo)準(zhǔn)法測定水質(zhì)的總鉻在酸性溶液中，試樣的三價鉻被高錳酸鉀氧化成六價鉻，反應(yīng)如下： 六價鉻與二苯碳酰二肼反應(yīng)生成紫紅色化合物，于

47、波長540nm處進行分光光度測定。過量的高錳酸鉀用亞硝酸鈉分解，而過量的亞硝酸鈉又被尿素分解。A 儀器 （1）分光光度計:721型分光光度計，上海光譜儀器有限公司。（2）電子分析天平（）：用于準(zhǔn)確稱量物質(zhì)，1 臺。（3）電子萬用爐（）：1臺。（4）自粘性標(biāo)簽：上海中鴻文教用品有限公司。 （5）各類玻璃器皿：50ml具塞比色管兩套（24支）。0.5ml、1 ml、2 ml、5 ml、10ml、25 ml移液管各2只。100ml、250ml、1000ml容量瓶數(shù)個。250ml、500ml燒杯數(shù)個。150ml三角瓶數(shù)個。滴管2個；玻璃棒2支；洗耳球2個；藥勺5個。比色管架2個；蒸餾水瓶1個；試劑瓶2

48、個。1cm比色皿一套；濾紙若干。B 試劑 （1）顯色劑 （2）1:1硫酸溶液 （3）1:1磷酸溶液 （4）高錳酸鉀溶液（40g/l） （5）尿素溶液（200g/l） （6）亞硝酸鈉溶液（20g/l） （7）氫氧化銨溶液（1+1） （8）六價鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液（0.1g/l） （9）六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液(5mg/l) （10）三價鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液（0.1g/l）。 （11）三價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液(5mg/l) 注：配制方法同上。選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，室內(nèi)溫度20，1cm比色皿，加熱溫度100，六價鉻標(biāo)液5mg/L。實驗步驟：a 取9只150ml的三角瓶，分別加入0ml，0.20ml，0.50

49、ml，1.00ml，2.00ml，4.00ml，6.00ml，8ml，10ml的六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用蒸餾水稀釋至50ml刻度線，用氫氧化銨溶液和硫酸溶液調(diào)至中性，加入幾粒玻璃珠，加入0.5ml硫酸溶液，0.5ml磷酸溶液，搖勻，加2滴高錳酸鉀溶液，如紫紅色消退，則應(yīng)添加高錳酸鉀溶液保持紫紅色。加熱煮沸至溶液體積約剩20ml。b 取下冷卻，加入1ml尿素溶液，搖勻。用滴管滴加亞硝酸鈉溶液，每滴加一滴充分搖勻，至高錳酸鉀的紫紅色剛好退去。稍停片刻，待溶液內(nèi)氣泡逸出，轉(zhuǎn)移至50ml比色管中，稀釋至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻，靜置10min。c：在540nm的波長下測定六價鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以蒸

50、餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1),測定的吸光度值如下表373所示。 表371 不同濃度下的六價鉻的吸光度六價鉻濃度（mg/L）00.020.050.10.20.40.60.81吸光度/A0.0160.0240.0400.0740.1280.2470.3570.4780.560根據(jù)上表作出吸光度隨六價鉻標(biāo)液濃度不同而變化的曲線，見圖371所示。 圖371 標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖371 不同濃度下的六價鉻的吸光度 由圖353 所示，標(biāo)準(zhǔn)曲線為A0.5593x0.0168，相關(guān)系數(shù)R20.9984。3.8 水樣測定的對照實驗選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，1cm比色皿，加熱溫度100實驗步

51、驟：a b 取下冷卻，加入1ml尿素溶液，搖勻。用滴管滴加亞硝酸鈉溶液，每滴加一滴充分搖勻，至高錳酸鉀的紫紅色剛好退去。稍停片刻，待溶液內(nèi)氣泡逸出，轉(zhuǎn)移至50ml比色管中，稀釋至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻，靜置10min。c：在540nm的波長下測定水樣的吸光度，以蒸餾水作參比,校正吸光度為(A2-A1),測定的吸光度值如下表381所示。表381水樣的吸光度和濃度水樣體積（ml)24吸光度/A0.1010.212水樣濃度（mg/L)3.764.36平均值（mg/L)4.06注：標(biāo)準(zhǔn)曲線為A0.5593c0.0168 堿性過硫酸鉀氧化法測定水樣選定條件：吸收波長為540nm，顯色劑2ml，

52、室內(nèi)溫度20，1cm比色皿，2ml堿性過硫酸鉀，高壓鍋加熱，加熱時間為25min。實驗步驟：取2支50ml的比色管，分別加入2ml與4ml的水樣，用蒸餾水稀釋至25ml刻度，加入2ml氧化劑，搖勻，蓋上蓋子，放入高壓鍋加熱25min后，取出冷卻后再加入0.5ml硫酸（1：1），0.5ml磷酸（1：1）并稀釋至50ml，加入2ml顯色劑，搖勻，靜置15min后，在540nm的波長下測定水樣的吸光度，以蒸餾水作參比，校正吸光度為(A2-A1),測定的吸光度值如下表362所示。表382 水樣的吸光度和濃度水樣體積（ml）24吸光度/A0.0990.214水樣濃度（mg/L)3.724.27平均值（mg/L)4.00注：六價鉻標(biāo)準(zhǔn)曲線：A0.5963c0.0102