氧化还原法处理含铬废水的研究.doc
内容简介 11.1 水样 1.2 试剂及检测方法 21.3 实验工艺流程 2.1 六价铬的测定 2.2 总铬的测定 3.1 七水硫酸亚铁处理含铬废水 3.2 亚硫酸钠处理含铬废水 3.3 铬废水处理3.4 比较并寻找最佳还原剂 3.5 确定最佳还原剂的最佳反应条件 第三章 结论 16 第四章 谢谢 17 参考文献 18 附录 19 引言 铬的工业污染源主要来自铬矿石加工、金属表面处理、皮革制革、印染、感光材料等行业废水。 铬是水污染控制的重要指标。 铬化合物的常见价态是三价和六价。 在水中，六价铬一般以CrO42-、-、-三种阴离子的形式存在。 受水体pH值、氧化还原物质、有机物等因素的影响，三价铬和六价铬化合物可以相互转化。 三价铬大部分被悬浮物和沉积物吸附并转移至固相，迁移能力弱； 六价铬溶于碱性溶液，迁移能力较强，但部分可在沉积物中形成沉淀。 铬是生物体必需的微量元素之一。 铬的毒性与其价态有关。 六价铬具有剧毒和致癌物质。 它很容易被人体吸收并在体内蓄积。 一般认为六价铬的毒性是三价铬的100倍。 然而，对于鱼类来说，三价铬化合物的毒性比六价铬更大。 当水中六价铬浓度达到1毫克/升时，水变黄，有涩味； 当三价铬浓度达到1毫克/升时，水的浊度明显增加。
天然陆地水一般不含铬； 海水中铬的平均浓度为0.05克/升； 饮用水中的含量甚至更低。 含铬工业废水中，铬主要以六价形态存在，六价铬最高允许排放浓度为0.5毫克/升，总铬为1.5毫克/升。 目前含铬废水的处理方法有多种，包括化学还原法、电化学还原法、离子交换法、蒸发回收法、活性炭吸附法等，离子交换法在20世纪70年代开始流行。 在处理废水的同时可以回收有价值的重金属，但运行成本较高。 电解处理法在处理大量含铬废水时，消耗大量的电力和铁板。 面积大，污泥多； 活性炭处理方法原料易得，投资低，但活性炭再生操作复杂，再生的洗脱液不能直接返回镀槽使用。 反渗透处理技术依赖于新型抗氧化、抗氧化半透膜材料的发展，目前在膜和设备方面还不能满足需要； 化学处理方法成本低、简单、易操作、投资少，适用于水量大或小的情况。 在本实验中，使用七水硫酸亚铁、亚硫酸钠和焦亚硫酸钠作为还原剂。 以还原剂添加量、还原反应液pH值、反应时间、搅拌条件为影响因素进行正交实验。 处理后得到六价流出液。 铬浓度，并通过进出水实验数据的极差分析，得出优化的还原工艺条件。 在优化的还原工艺条件下，可以比较不同还原剂的处理效率和达标排放所需时间，从而找出最佳还原剂并确定最佳还原剂的最佳反应条件。
研究结果可为含铬废水处理工程的设计提供一定的参考依据，对含铬废水实际处理采用合理工艺、节省资金具有积极意义。 第一章实验部分水样及方法 1.1 水样 无锡市嘉丰洁具厂废水量约为480t/d，其中Cr6+浓度为30~40mg/l，PH6~8，水样浑浊，有一定的颜色； 实验水中Cr6+浓度为32.40 mg/l。 1.2 试剂及检测方法还原剂：七水硫酸亚铁（分析纯）、亚硫酸钠（分析纯）、焦亚硫酸钠（分析纯）； 调节剂：0.5mol/、0.2% NaOH 检测方法采用二苯卡巴肼 该方法用于测定六价铬和总铬； 主要检测仪器为721分光光度计、pH计、六连杆调速混合器等。 1.3实验工艺流程 硫酸还原剂含铬废水清液测定 水中铬的测定 2.1酸性溶液中六价铬的测定原理，六价铬离子与二苯基甲二酰肼反应生成紫红色化合物，其最大吸收波长为540nm，吸光度与浓度的关系符合比尔定律。 仪器 721分光光度计、比色皿（3cm）、50ml带塞比色管、移液管、容量瓶等。 铬标准储备液：称取120℃干燥2小时的重铬酸钾（优级纯）0.2829g，溶于水，摇动置于容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
每毫升溶液含六价铬0.100毫克。 铬标准溶液（）：取25.00ml铬标准储备液，置于500ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 每毫升溶液含六价铬5.00μg。 使用当天配置。 10、20%尿素溶液：将20g尿素((NH2)2CO)溶于水并稀释至100ml。 11、2%亚硝酸钠溶液：将2g亚硝酸钠溶于水并稀释至100ml。 12． 显色剂（）：称取二苯甲酰肼（）0.2g，溶于50ml丙酮中，加水稀释至100ml，摇匀。 存放在棕色瓶子中并存放在冰箱中。 如果颜色变深则不能使用。 13、显色剂（）：称取二苯甲酰肼1g，溶于50ml丙酮中，加水稀释至100ml，摇匀。 存放在棕色瓶子中并存放在冰箱中。 颜色变深后不能使用。 步骤一、样品预处理 1）样品中无悬浮物，清洁、低色度的地表水可直接测定。 2）色度校准：如果水样有颜色但不是太深，则另取一个水样，将各种测试溶液加入到待测水样中进行相同操作，用2ml丙酮代替显色剂，最后使用此代替水作为参考，测量待测水样的吸光度。 3）锌盐沉淀分离法：该方法可用于混浊、深色水样的预处理。 取适量水样（含六价铬小于100μg）置于150ml烧杯中，加水至50ml，滴加0.2%氢氧化钠溶液，调节pH值至7~8。
不断搅拌下，滴加氢氧化锌共沉淀剂，直至溶液pH值为8~9。 将此溶液转移至100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 用慢速滤纸干燥，弃去10～20ml初滤液，取50.0ml滤液测定。 4）消除亚铁、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等还原性物质：取适量水样（含六价铬小于50μg）置于50ml比色管中，用水稀释至刻度，加入4ml显色剂()，搅拌均匀。 静置5分钟后，加入1ml（1+1）硫酸溶液，摇匀。 5～10分钟后，使用10或30mm比色皿，以水为参比，测定波长540nm处的吸光度。 减去空白实验的吸光度后，从标准曲线上求出六价铬的含量。 用同样的方法制作标准曲线。 5）次氯酸盐等氧化性物质的消除：取适量水样（含六价铬小于50μg）于50ml比色管中，用水稀释至刻度，加入0.5ml（1+1）硫酸溶液、(1+1)磷酸溶液0.5ml、尿素溶液1.0ml，摇匀。 滴加1ml亚硝酸钠溶液，边加边摇动，除去亚硝酸钠与尿素反应产生的多余气泡。 除去气泡后，按以下步骤测量同一样品（无需添加硫酸溶液和磷酸溶液）。 2、样品测定 1）取无色透明水样（含六价铬小于50μg）或预处理水样适量，置于50ml比色管中，用水稀释至刻度，加（ 1+1)硫酸溶液0.5ml和(1+1)磷酸溶液0.5ml，摇匀。
2) 加入2ml显色剂()并摇匀。 5～10分钟后，用10或30mm比色皿和水作为参比，在540nm波长处测定吸光度，并做空白校正。 从标准曲线检查六价铬含量。 3、标准曲线的绘制 1）在一系列50ml比色管中加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00ml铬标准溶液（）（如果采用锌盐沉淀分离，则必须预先加入标准溶液（应加入双倍标准溶液）并用水稀释至刻度。 然后遵循与水样相同的预处理和测量步骤。 2) 将测得的吸光度进行空白校正后，绘制吸光度与六价铬含量的标准曲线。 计算六价铬（Cr6+，mg/l）= 式中：m——标准曲线求得的六价铬含量（μg）； v——水样的体积（ml）。 2.2 总铬的测定原理 测定总铬时，必须用高锰酸钾将水样中的三价铬氧化为六价铬。 其余原理同《六价铬的测定》。 仪器与六价铬测定试剂相同 1.硝酸（分析纯）、硫酸（分析纯）、氯仿（分析纯）。 2. 1+1氢氧化铵溶液。 3.5%（m/v）铜铁试剂：称取5g铜铁试剂[C6H5N(NO)ONH4]，溶于冰水中并稀释至100ml。 准备好立即使用。 4、其他试剂与六价铬测定试剂1、2、5-10相同。 测定步骤 1、水样前处理：含有大量有机物的水样需要进行消解。
即取50ml或适量水样（含六价铬小于50μg），置于150ml烧杯中，加入5ml硝酸和3ml硫酸，加热蒸发至冒白烟。 若溶液仍有颜色，再加入5ml硝酸，重复上述操作，直至溶液澄清并冷却。 用水稀释至10 ml，用氢氧化铵溶液中和至pH 1~2，转移至50 ml 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，准备测定。 高锰酸钾三价氧化铬：取洁净水样或预处理水样50ml或适量（含六价铬小于50μg）（不足50ml时，加水至50ml）于150ml锥形瓶中，用氢氧化铵和硫酸溶液至中性，加入几颗玻璃珠，加入(1+1)硫酸和(1+1)磷酸溶液各0.5ml，摇匀。 添加2滴4%高锰酸钾溶液。 如果紫色消失，继续滴加高锰酸钾溶液，直至紫色仍然存在。 加热并煮沸直至剩余约20ml溶液。 冷却后，加入1ml 20%尿素溶液，摇匀。 用滴管加入2%亚硝酸钠溶液，每滴加入后摇匀，直至紫色刚刚消失。 稍等片刻，待溶液中气泡逸出，转移至50ml比色管中，稀释至刻度进行测定。