氧化还原法处理含铬废水的研究secret

****毕业论文氧化还原法处理含铬废水的研究目录前言····························································1第一章实验部分···············································2§1水样和方法··············································21.1水样····················································21.2试剂和检测方法·············································21.3实验工艺流程·············································2§2水中铬的测定··············································22.1六价铬的测定·············································22.2总铬的测定···············································4§3化学还原法处理含铬废水····································43.1七水硫酸亚铁处理含铬废水·································43.2亚硫酸钠处理含铬废水·····································53.3偏重亚硫酸钠处理含铬废水··································63.4比较并找出最佳还原剂·····································73.5确定最佳还原剂的最佳反应条件·····························8第二章实验结果及讨论·······································9第三章结论·················································16第四章谢辞················································17参考文献···················································18附录························································19****毕业论文氧化还原法处理含铬废水的研究-1-前言铬的工业污染源主要来自铬矿石加工、金属表面处理、皮革制鞣、印染、照相材料等行业的废水。铬是水质污染控制的一项重要指标。铬化合物的常见价态有三价和六价。在水体中，六价铬一般以CrO42-、HCr2O7-、Cr2O72-三种阴离子形式存在，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互相转化。三价铬大多数被悬浮物和底泥吸附转入固相，迁移能力弱；六价铬在碱性溶液中呈溶解态，迁移能力强，但也有一部分可生成沉淀于底泥。铬是生物体所必须的微量元素之一。铬的毒性与其存在价态有关，六价铬具有强毒性，为致癌物质，并易被人体吸收而在体内蓄积。通常认为六价铬的毒性比三价铬大100倍。但是，对鱼类来说，三价铬化合物的毒性比六价铬大。当水中六价铬浓度达1mg/l时，水呈黄色并有涩味，；三价铬浓度达1mg/l时，水的浊度明显增加。陆地天然水中一般不含铬；海水中铬的平均浓度为0.05µg/l；饮用水中更低。在含铬工业废水中，铬主要以六价形态存在，最高允许排放浓度六价铬0.5mg/l和总铬1.5mg/l。目前，含铬废水的治理方法比较多，有化学还原法、电化学还原法、离子交换法、蒸发回收法、活性炭吸附法等。离子交换法七十年代盛行一时,在治理废水的同时,可回收有价值的重金属，但运行费用高；电解处理法在处理水量较大的含铬废水时，耗电多，消耗铁板量也大，并且污泥多；活性炭处理法,取材容易，投资较低，但活性炭再生操作复杂，再生脱洗液不能直接回镀槽利用；反渗透处理技术依赖于新型抗氧化、耐氧化半透膜材料的研制，在膜和设备上目前不能满足需要；化学处理法成本低，方法简单，易于操作，投资少，适用于大水量或小水量的场合。本次实验分别以七水硫酸亚铁、亚硫酸钠、偏重亚硫酸钠为还原剂，以还原剂加入量、还原反应混合物pH值、反应时间和搅拌状况为影响因素进行正交实验，得到处理后出水六价铬浓度，并通过对进水和出水的实验数据进行极差分析，获得优化的还原工艺条件，在优化的还原工艺条件下比较不同还原剂的处理效率、达标排放所需时间，从而可找出最佳还原剂，并可确定最佳还原剂的最佳反应条件。研究结果可以为含铬废水处理工程设计提供一定的参考依据，对于实际处理含铬废水合理工艺的采纳、经费的节省等具有积极的意义。****毕业论文氧化还原法处理含铬废水的研究-2-第一章实验部分§1水样和方法1.1水样无锡加枫卫浴厂废水量为480t/d左右，其中Cr6+浓度为30~40mg/l，PH6~8，水样较浑浊，有一定的色度；实验进水Cr6+浓度为32.40mg/l。1.2试剂和检测方法还原剂：七水硫酸亚铁（FeSO4·7H2O分析纯）、亚硫酸钠(Na2SO3分析纯)、偏重亚硫酸钠(Na2S2O5分析纯)；调节剂：0.5mol/lH2SO4，0.2%NaOH检测方法用二苯碳酰二肼法测定六价铬、总铬；主要检测仪器为721分光光度计、pH仪、六联调速搅拌器等。1.3实验工艺流程硫酸还原剂碱含铬废水清液测定§2水中铬的测定2.1六价铬的测定一原理在酸性溶液中，六价铬离子与二苯炭酰二肼反应，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。二仪器721分光光度计，比色皿（3cm）50ml具塞比色管，移液管，容量瓶等。三试剂1．丙酮（分析纯）。2．（1+1）硫酸：将硫酸（ρ=1.84g/ml）缓缓加入到同体积水中，混匀。3．（1+1）磷酸：将磷酸（ρ=1.69g/ml）与等体积水混合。4．0.2%氢氧化钠溶液：称取氢氧化钠1g，溶于500ml新煮沸放冷的水中。5．氢氧化锌共沉淀剂：称取硫酸锌（ZnSO4·7H2O）8g，溶于100ml水中；称取氢氧化钠2.4g，溶于120ml新煮沸放冷的水中。将以上两溶液混合。6．4%高锰酸钾溶液：称取高锰酸钾4g，在加热和搅拌下溶于水，稀释至100ml。7．铬标准贮备液：称取于120°C干燥2h的重铬酸钾（K2Cr2O7，优级纯）0.2829g，用水溶解后，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。每毫升溶液含0.100mg六价铬。水质调节搅拌反应中和沉淀****毕业论文氧化还原法处理含铬废水的研究-3-8．铬标准溶液（Ⅰ）：吸取5.00ml铬标准贮备液，置于500ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。每毫升溶液含1.00μg六价铬。使用时当天配置。9．铬标准溶液（Ⅱ）：吸取25.00ml铬标准贮备液，置于500ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。每毫升溶液含5.00μg六价铬。使用时当天配置。10．20%尿素溶液：将尿素（（NH2）2CO）20g溶于水并稀释至100ml。11．2%亚硝酸钠溶液：将亚硝酸钠2g溶于水并稀释至100ml。12．显色剂（Ⅰ）：称取二苯炭酰二肼（C13H14N4O）0.2g，溶于50ml丙酮中，加水稀释至100ml，摇匀。贮于棕色瓶置冰箱中保存。色变深后不能使用。13．显色剂（Ⅱ）：称取二苯炭酰二肼1g，溶于50ml丙酮中，加水稀释至100ml，摇匀。贮于棕色瓶置冰箱中保存。颜色变深后不能使用。四步骤1．样品预处理1）样品中不含悬浮物，低色度的清洁地表水可直接测定。2）色度校正：如水样有色但不太深，则另取一份水样，在待测水样中加入各种试液进行同样操作时，以2ml丙酮代替显色剂，最后以此代替水作为参比来测定待测水样的吸光度。3）锌盐沉淀分离法：对浑浊、色度较深的水样可用此法预处理。取适量水样（含六价铬少于100μg）置150ml烧杯中，加水至50ml，滴加0.2%氢氧化钠溶液，调节pH值为7~8。在不断搅拌下，滴加氢氧化锌共沉淀剂至溶液pH值为8~9。将此溶液转移至100ml容量瓶中，用水稀释至标线。用慢速滤纸干过滤，弃去10~20ml初滤液，取其中50.0ml滤液供测定。4）二价铁、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等还原性物质的消除：取适量水样（含六价铬少于50μg）置于50ml比色管中，用水稀释至标线，加入4ml显色剂（Ⅱ），混匀。放置5min后，加入（1+1）硫酸溶液1ml，摇匀。5~10min后，于540nm波长处，用10或30mm的比色皿，以水作参比，测定吸光度。扣除空白实验吸光度后，从标准曲线查得六价铬含量。用同法作标准曲线。5）次氯酸盐等氧化性物质的消除：取适量水样（含六价铬少于50μg）置于50ml比色管中，用水稀释至标线，加入（1+1）硫酸溶液0.5ml，（1+1）磷酸溶液0.5ml，尿素溶液1.0ml，摇匀。逐滴加入1ml亚硝酸钠溶液，边加边摇，以除去过量的亚硝酸钠与尿素反应生成的气泡，待气泡除尽后，以下步骤同样品测定（免去加硫酸溶液和磷酸溶液）。2．样品测定1）取适量（含六价铬少于50μg）无色透明水样或经预处理的水样，置于50ml比色管中，用水稀释至标线，加入（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（Ⅰ），摇匀。5~10min后，于540nm波长处，用10或30mm的比色皿，以水作参比，测定吸光度并作空白校正，从标准曲线查得六价铬含量。3．标准曲线的绘制1）向一系列50ml比色管中分别加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00ml铬标准溶液（Ⅰ）（如用锌盐沉淀分离须预加入标准溶液时，则应加倍加入标准溶液），用水稀释至标线。然后按照和水样同样的预处理和测定步骤操作。2）从测得的吸光度经空白校正后，绘制吸光度对六价铬含量的标准曲线。五计算六价铬（Cr6+,mg/l）=m/v式中：m———由标准曲线查得的六价铬量（μg）；v———水样的体积（ml）。****毕业论文氧化还原法处理含铬废水的研究-4-2.2总铬的测定一原理如果测定总铬，需先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”。二仪器同六价铬测定三试剂1．硝酸（分析纯），硫酸（分析纯），三氯甲烷（分析纯）。2．1+1氢氧化铵溶液。3．5%（m/v）铜铁试剂：称取铜铁试剂[C6H5N(NO)ONH4]5g，溶于冰冷水中并稀释至100ml。临用时现配。4．其他试剂同六价铬的测定试剂1、2、5—10。四测定步骤1．水样预处理1）一般清洁地面水可直接用高锰酸钾氧化后测定。2）对含有大量有机物的水样，需进行消解处理。即取50ml或适量（含六价铬少于50μg）水样，置于150ml烧杯中，加入5ml硝酸和3ml硫酸，加热蒸发至冒白烟。如溶液仍有色，再加入5ml硝酸，重复上述操作，至溶液清澈，冷却。用水稀释至10ml，用氢氧化铵溶液中和至pH1~2，移入50ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，供测定。3）如果水样中钼、钒、铁、铜等含量较大，先用铜铁试剂-三氯甲烷萃取除去，然后再进行消解处理。4）高锰酸钾氧化三价铬：取50ml或适量（含六价铬少于50μg）清洁水样或经预处理的水样（如不到50ml，用水补充至50ml）于150ml锥形瓶中，用氢氧化铵和硫酸溶液调至中性，加入几粒玻璃珠，加入（1+1）硫酸和（1+1）磷酸溶液各0.5ml，摇匀。加入4%高锰酸钾溶液2滴，如紫色消退，则继续滴加高锰酸钾溶液至保持紫红色。加热煮沸至溶液剩约20ml。冷却后，加入1ml20%的尿素溶液，摇匀。用滴管加2%亚硝酸钠溶液，每加一滴充分摇匀，至紫色刚好消失。稍停片刻，待溶液内气泡逸尽，转移至50ml比色管中，稀释至标线，供测定。标准曲线