化学法处理实验室含铜污水和含铬污水研究

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摘要:本文探讨了利用化学方法处理实验室中含铜污水和含铬污水。对于含铜污水,调节溶液的pH值,利用生成沉淀去除水中铜;对于含铬(Ⅵ)污水,首先使其还原为Cr3+,再调节溶液的pH值,利用生成沉淀去除水中铬(Ⅵ)。

Abstract: This paper discusses to use chemical method to deal with wastewater containing copper and chromium. For the copper wastewater, adjusting the pH of solution, using the precipitation remove the copper; for chromium (Ⅵ) wastewater, firstly making it restore to Cr3 +, and then adjusting the pH of solution, using the precipitation to remove the chromium (Ⅵ ).

关键词:化学法;污水;铜;铬

Key words: chemical method;wastewater;copper;chromium

中图分类号:O6-0文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)25-0118-01

0引言

实验室污水中的重金属离子主要来自于实验室开展的无机实验、分析实验以及实验室成员的科研工作,因此重金属种类、含量及存在形态随不同的实验内容而异,变化比较大。

重金属不能被生物降解为无害物,排入水体的重金属,除了部分为水生生物、鱼类吸收外,大部分沉积于水体底部。水中重金属的浓度随水温、pH值不同而变化。冬天水温低,重金属盐类在水中溶解度小,水体底部沉积多,水中浓度小;夏季水温高,重金属盐类溶解度增大,水中浓度较高。水体被重金属污染后,危害的时间将很长。

本实验采用化学方法分别处理实验室污水中的铜和铬,探讨了其治理的优化条件。

1含铜污水的化学法处理

铜等重金属离子在自然界中没有自净和生物降解能力,可通过生物链不断富集,对动植物的生命活动造成很大的伤害[1]。化工、冶金和采矿等行业所排放的污水中铜等重金属浓度可高达105mg・L-1,铜的最大允许排放浓度为0.5mg・L-1,污水中铜含量远远高于铜的最大允许排放浓度,对环境造成严重污染[2]。

1.1 实验原理利用形成氢氧化铜的沉淀去除铜离子。

Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2Ksp(Cu(OH)2)=2.2×10-20

1.2 实验药品及仪器CuSO4・5H2O(AR),氢氧化钠(AR),二次蒸馏水。

PHS-3C型数字酸度计(江苏江分电分析仪器有限公司),WFX-120原子吸收分光光度计(北京瑞利分析仪器公司),富华台式离心机(金坛市富华仪器有限公司),90-2型恒温磁力搅拌器(上海沪西分析仪器厂)。

1.3 实验方法取50mL模拟含铜污水6份,铜离子含量达到1.66g・L-1,分别用NaOH溶液调节污水pH值:6,7,7.5,8,8.5,9,搅拌5min后,离心分离,取上层清液,测定其中的铜离子浓度,结果见图1。

1.4 实验结论实验结果所示,铜离子的浓度随着溶液pH值的增大先减小,在pH值为8时降到最小,在pH值为8以后铜离子的浓度有反而增大。这是由于铜离子可以形成多羟基配合物,当溶液碱性较强时,氢氧化铜沉淀又会以配合物离子的形式进入溶液。

2含铬污水的化学法处理

铬在水中主要以Cr(Ⅵ)和Cr3+形式存在,Cr3+呈游离状态存在,毒性较小,Cr(Ⅵ)呈阴离子状态存在,毒性大。通常认为六价铬的毒性比三价铬的高100倍,因此六价铬的污染一直是人们关注的问题。

2.1 实验原理在酸性条件下,向含铬污水投加还原剂FeSO4・7H2O,使水中的Cr6+还原为Cr3+,调整污水pH至碱性,使Cr3+生成难溶的Cr(OH)3而除去。

6Fe2++Cr2O72-+14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O

Cr3++3OH- Cr(OH)3

2.2 实验药品及仪器二苯碳酰二肼(DPCI),丙酮,氢氧化钠,重铬酸钾,七水硫酸亚铁,(1+1)硫酸,(1+1)磷酸,所用试剂均为分析纯;二次蒸馏水。

PHS-3C型数字酸度计(江苏江分电分析仪器有限公司),723A可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司),富华台式离心机(金坛市富华仪器有限公司),90-2型恒温磁力搅拌器(上海沪西分析仪器厂)。

2.3 实验方法

2.3.1 硫酸亚铁还原Cr(Ⅵ)的实验方法取50mL模拟含铬污水6份,Cr(Ⅵ)离子含量达到2.51g・L-1,分别加入不同量的FeSO4使水中的Cr6+还原为Cr3+,用NaOH溶液调节污水pH值为8,搅拌5min后,离心分离,取上层清液,测定其中的Cr(Ⅵ)离子浓度,结果见图2。

2.3.2 可见分光光度法测定Cr(Ⅵ)的分析方法运用二苯碳酰二肼分光光度法对水中六价铬的测定时,在硫酸介质中Cr(Ⅵ)与二苯碳酰二肼形成组成比为3:2的配合物,其最大吸收波长位于540nm处。

①标准曲线的绘制:向一系列50mL的比色管中分别移入0、1mL、2mL、3mL、4mL、5mL,10mg・L-1的铬标准液,加入0.6mL(1+1)硫酸和0.6mL(1+1)磷酸,2mL显色剂,用水稀释至标线,摇匀,显色5～10min后,于540nm处,测定吸光度,绘制吸光度对六价铬含量的标准曲线。

②样品的测定:取适量的上清液置于10mL比色管中,加入(1+1)硫酸和磷酸及显色剂,用水稀释至标线,摇匀,显色5～10min后,于540nm处,测定吸光度,从标准曲线上求得六价铬的含量。

2.4 实验结论实验结果所示,Cr(Ⅵ)离子的浓度随着硫酸亚铁投加量的增大而减小,当硫酸亚铁的量增加到24g・L-1后变化不大,所以取24g・L-1为宜。Cr(Ⅵ)离子的残余浓度为0.04mg・L-1,小于国家第一类污染物排放标准。

参考文献:

[1]杨家玲.重金属离子废水处理方法[J].天津师范大学学报,1993,3:38~42.

[2]Rajesh War K,Ebert K.Electrochemistry and environment[J].Applied Electrochemistry,1994,24:1077~1091.