对2009 年高考广东理科基础(化学部分)第27题答案的探讨

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文章编号:1005-6629(2010)05-0076-02 中图分类号:G632.479 文献标识码:B

2009 年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷)理科基础的化学部分第27 题题目是:工业废水中常含有不同类型的污染物,可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法正确的是

该试题提供的参考答案是D。笔者觉得这个答案不妥。首先,D选项向含纯碱的废水中加石灰水,生成碳酸钙沉淀外,还能生成氢氧化钠,使废水的碱性增强,腐蚀性更大。而A和B两项明显不正确。C项是含苯的废水用活性炭吸附,属于物理方法。记得几年前松花江水污染事件中,从全国各地调用了大量的活性炭进行紧急处理的新闻事件,应该为该选项提供了实践证明。但为什么参考答案没有C项呢?于是笔者查阅了有关资料,进行了有关活性炭处理含苯废水的模拟研究,以求证活性炭能处理含苯废水。

1实验原理及目的

吸附法是工业上处理有机废水的重要方法之一,用得较多的是活性炭的吸附[1]。活性炭对BOD、COD、色度和绝大多数有机物都有突出的去除能力。笔者配制了模拟废水,以其中的苯为例,用活性炭作为吸附剂,探究最优条件下的去除效果。

2药品及仪器

蒸馏水、活性炭、苯、硫酸铵、无水乙醇、氢氧化钠、浓硫酸、盐酸等(以上试剂均为分析纯)、pH计、气相色谱仪、恒温震荡器

3实验步骤

(1)配制含苯废水:利用250 mL容量瓶配制废水,其中含苯2.0×10-3 mol・L-1,含硫酸2.8 mol・L-1,含硫酸氢铵[2]4.0 mol/L,待用。

(2)活性炭预处理:取颗粒状活性炭20.0 g,加入300 mL 0.20 mol・L-1 NaOH溶液,在室温下搅拌5分钟,过滤;再加入300 mL 0.20 mol・L-1盐酸,搅拌5分钟,过滤;用蒸馏水在漏斗中清洗,干燥后在烘箱中烘3小时。

(3)静态吸附实验:称取2.0 g预处理后的活性炭放置在标准口锥形瓶中,加入刚配制的废水50 mL, 室温(25 ℃)下调节溶液pH为3.7,放在恒温振荡器中振荡24小时后过滤,分析滤液中苯的含量,计算苯的去除率,测定其吸附效果。

(4)苯的含量分析:不锈钢色谱柱为2 m×3 mm, 20 % SE-30,60-80目102硅烷化白色担体,分离检测的气体流速控制条件见下表:

4实验数据及讨论

(1)在室温下测得苯的残留浓度为1.1×10-3 mol・L-1,说明活性炭对苯的吸附是有效的。

(2)如何提高活性炭对废水中苯的吸附效果?将本实验中处理后的溶液过滤后,重新放入2.0 g预处理后的活性炭,重复实验步骤(3)和(4), 测得苯的残留浓度为7.3×10-4 mol・L-1,说明活性炭对苯的吸收能力很强,可将废水的苯残留浓度降得更低。

(3)根据有关文献资料,pH不同,废水中苯的残留浓度几乎不改变,原因可能是苯是以分子状态被吸附,pH对其形态产生的影响不大。若利用玻璃吸附柱作动态吸附实验,效果则更显著,当然是流速越慢越好。温度对活性炭的吸附性能也有影响,利用水浴装置调节吸附温度。温度越高,活性炭的吸附量越小,苯的残留浓度越高。因此低温有利于吸附,所以,常温下用活性炭吸附废水中的苯效果应该更好。

(4)活性炭还可以反复利用。我们按35 %NaOH+30 %乙醇+35 %水的质量比,配成脱附剂,对活性炭进行脱附,脱附后的活性炭仍能较好地吸附废水中的苯。脱附剂中的NaOH有利于解吸酸性物质,乙醇有利于解吸有机物。

5实验结论

(1)活性炭具有良好的吸附性能,对废水中苯的去除率可达93.7 %。再生之后,苯的去除率仍可达85.3 %。因此,可以考虑用于实际废水的初级处理。所以,此高考题选择C项较宜。

(2)最佳吸附条件:常温下有利于活性炭的吸附,既可多次使用活性炭,也可以将使用后的活性炭进行脱附再生,效果很明显。

(3)活性炭本身的材质和使用量也对吸附效果产生影响,石油焦质活性炭、超级活性炭、高档特种专用活性炭等不同品种,对废水中苯的吸附效果也不一样,我们使用的是南京某活性炭厂家生产的竹质活性炭,其吸附效果较好。

参考文献:

[1]周定等.活性炭对水溶液中镍(Ⅱ)的去除[J],环境化学.1983,3:19～25.

[2]段长强.现代化学试剂手册(一)[M],化学工业出版社.1986.

[3]罗明亮等.活性炭吸附法处理苯乙酸工艺废水中甲苯的模拟研究[J],化学研究与应用.2000, 6(12):635～637.

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