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        活性氧化鋁吸附鉻離子驗(yàn)證試驗(yàn)

        2015-12-03 09:04:20潘耿宇
        現(xiàn)代鹽化工 2015年6期
        關(guān)鍵詞:價(jià)鉻比色氧化鋁

        潘耿宇

        (河南省駐馬店市高級(jí)中學(xué),河南 駐馬店 463000)

        1 前言

        1.1 實(shí)驗(yàn)背景

        目前,重金屬污染與日俱增,嚴(yán)重危害了人們的日常生活和身體健康。鉻是眾多重金屬中存在較為廣泛且危害性較強(qiáng)的一種。諸如電鍍、皮革、伐木、染料工業(yè)、涂料、造紙、石油冶煉等的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)均會(huì)產(chǎn)生含有鉻離子的工業(yè)廢水,這些水體中的鉻污染主要包括三價(jià)鉻離子和六價(jià)鉻離子[1]。三價(jià)鉻參與人和動(dòng)物體內(nèi)糖與脂肪的代謝,是人體必需的微量元素[2]。而六價(jià)鉻是一種對(duì)人類有致癌性的物質(zhì),肺臟是其引起組織損傷和致癌的主要靶器官[3],因此工業(yè)廢水中的鉻污染主要由六價(jià)鉻所致。如何簡(jiǎn)單有效且經(jīng)濟(jì)地處理六價(jià)鉻廢水,已成為現(xiàn)階段我們關(guān)注的焦點(diǎn)。

        1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

        研究表明,活性氧化鋁對(duì)六價(jià)鉻的吸附效果很好,可作為六價(jià)鉻的吸附劑[4]。所以我趁假期之際前往駐馬店市工業(yè)園區(qū),采集排放出的工業(yè)廢水,在王曉青老師的悉心指導(dǎo)下,進(jìn)行活性氧化鋁對(duì)六價(jià)鉻吸附作用的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),以期驗(yàn)證活性氧化鋁作六價(jià)鉻的吸附劑的可行性。

        1.3 實(shí)驗(yàn)構(gòu)想

        運(yùn)用分光光度計(jì)測(cè)定不同濃度的六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度A,并作出吸光度A-六價(jià)鉻濃度C之間的標(biāo)準(zhǔn)曲線。測(cè)定出污水水樣的吸光度A1。再在PH=3、活性氧化鋁投放量為10g/L的最優(yōu)環(huán)境下,使活性氧化鋁與污水水樣充分接觸90min后[4],測(cè)定處理后水樣的吸光度A2。據(jù)此,從標(biāo)準(zhǔn)曲線中分別查出吸光度A1、A2對(duì)應(yīng)的六價(jià)鉻濃度,從而計(jì)算出污水和處理后水樣六價(jià)鉻的真實(shí)濃度,并計(jì)算出此環(huán)境下活性氧化鋁對(duì)六價(jià)鉻的去除率。

        1.4 實(shí)驗(yàn)原理

        (1)在酸性溶液中,六價(jià)鉻與二苯碳酰二肼(DPC)可發(fā)生反應(yīng),生成紫色化合物,其最大吸收波長(zhǎng)為540mm。

        (2)同種溶液不同濃度時(shí),光吸收曲線的形狀一樣,最大吸收波長(zhǎng)不變,吸光度會(huì)隨著溶液濃度的變化而改變。有色溶液吸光度大小與溶液中有色物質(zhì)的量,即溶液的濃度有關(guān)。溶液濃度與吸光度之間滿足吸收定律,即朗伯-比爾定律[5]。

        公式:

        其中 T為透射比(即透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比)

        K為吸收系數(shù),C為溶液濃度,L為溶液

        光勁度

        A為吸光度

        2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

        2.1 實(shí)驗(yàn)主要儀器

        722SP紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)。

        2.2 試驗(yàn)主要試劑

        (1)鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液:用分析天平稱取在120℃干燥2h的重鉻酸鉀(優(yōu)級(jí)純)0.1414g,用去離子水溶解后移入1000ml容量瓶中,用水稀釋至標(biāo)線,搖勻備用。此溶液為鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,每毫升含50.0毫克六價(jià)鉻。

        (2)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液:用移液管移取2.0ml鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于50ml容量瓶中,用自來(lái)水稀釋至標(biāo)線,搖勻備用。使用當(dāng)天配制。

        (3)活性氧化鋁:由東莞市永興防潮干燥劑廠生產(chǎn),具體特征見(jiàn)下表1。

        表1 活性氧化鋁(AA)的特性

        2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

        (1)標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度測(cè)定

        a.取六支容量為50ml的比色管,分別標(biāo)號(hào)1~6號(hào)。按照從1~6號(hào)的順序,用移液管分別向六支比色管中加入0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00ml的鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液,并分別加入1+1硫酸0.5ml、1+1磷酸0.5ml,再分別向其中滴加自來(lái)水直至標(biāo)線處,搖勻。b.向每支比色管中加入2.0ml的顯色劑,搖勻。放置10min后,溶液逐漸變成深淺不同的紅色。c.打開(kāi)分光光度儀,預(yù)熱并校正,使得分光光度計(jì)進(jìn)入到正確測(cè)試階段。d.將六支比色管分別放于540mm波長(zhǎng)處,用10mm比色皿,以去離子水作參照,測(cè)定吸光度值,并進(jìn)行空白校正(用去離子水代替試樣進(jìn)行分光度的測(cè)定,以提高實(shí)驗(yàn)的精確度,減少實(shí)驗(yàn)誤差)。

        (2)污水水樣分光度測(cè)定

        a. 用移液管移取2ml水樣(水樣事先經(jīng)過(guò)預(yù)處理,即用活性炭等吸附有色物質(zhì),實(shí)驗(yàn)中所用水樣均已呈無(wú)色透明),置于50ml比色管中,標(biāo)號(hào)為7號(hào),用移液管加1+1的硫酸0.5ml、加1+1的磷酸0.5ml,再用自來(lái)水稀釋至標(biāo)線處,搖勻。b.加入2ml的顯色劑并充分搖勻,放置10min。c.將盛有水樣的7號(hào)比色管如(1)中所述,放于540mm波長(zhǎng)處,用10mm比色皿,以去離子水作參考,測(cè)定吸光度A1并進(jìn)行空白校正。

        (3)用活性氧化鋁處理后的污水水樣分光度測(cè)定

        a. 取50ml污水水樣于燒杯中,向其中加入0.5g活性氧化鋁,通過(guò)投加0.1mol/L的HCl和0.1mol/L的NaOH來(lái)調(diào)節(jié)至溶液PH為3.0。充分?jǐn)嚢韬髮⑷芤红o置90min。b. 用移液管移取2ml處理后水樣至8號(hào)比色管中,進(jìn)行如(2)操作,測(cè)定出吸光度A2。

        3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析

        3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

        (1)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

        以縱坐標(biāo)表示吸光度A,橫坐標(biāo)表示六價(jià)鉻濃度C,利用7.(1)所測(cè)定的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制出A對(duì)C的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

        表2 1~6號(hào)比色管數(shù)據(jù)測(cè)定結(jié)果

        表3 吸光度A對(duì)六價(jià)鉻濃度C的標(biāo)準(zhǔn)曲線

        (2)水樣中鉻離子濃度的計(jì)算

        根據(jù)測(cè)定的處理前后的水樣的吸光度A1、A2,利用繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線查出總體積為52ml時(shí)水樣中六價(jià)鉻的濃度,反推出總體積為2ml時(shí)水樣中六價(jià)鉻的濃度C1、C2。

        (3)計(jì)算六價(jià)鉻去除率

        已知 即可求得六價(jià)鉻的去除率。

        代入數(shù)據(jù)求得此次實(shí)驗(yàn)中鉻離子去除率δ=82.5%

        3.2 實(shí)驗(yàn)誤差計(jì)算

        從文獻(xiàn)中查得此條件下六價(jià)鉻去除率的真實(shí)值ε=84.04%[4],帶入誤差計(jì)算公式中可得出=1.83%。

        3.3 實(shí)驗(yàn)誤差分析

        (1)比色管壁有試劑殘留,無(wú)法完全清洗干凈;(2)使用儀器分光光度計(jì)時(shí)由于操作不當(dāng)產(chǎn)生誤差;(3)讀數(shù)時(shí)出現(xiàn)誤差;(4)加入藥品的量不夠精準(zhǔn)出現(xiàn)差錯(cuò);(5)搖勻時(shí)的力度大小及放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短都可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響;(6)污水水樣進(jìn)行預(yù)處理時(shí)可能會(huì)使得水樣中的六價(jià)鉻濃度發(fā)生改變;(7)使用活性氧化鋁吸附六價(jià)鉻時(shí)PH控制不當(dāng)。

        3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

        活性氧化鋁對(duì)六價(jià)鉻的吸附作用較好,可作為六價(jià)鉻離子的吸附劑使用。

        3.5 實(shí)驗(yàn)感想與總結(jié)

        通過(guò)這次試驗(yàn),我更加體會(huì)到了化學(xué)這門學(xué)科的重要性,今后應(yīng)更努力學(xué)習(xí),掌握化學(xué)知識(shí),更好地將化學(xué)應(yīng)用到生活中,全面提高化學(xué)學(xué)科能力。

        [1]Lotfi Khezami R C. Removal of chormium(VI) from aqueous solution by activated carbons:Kinetic and equilibrium studies [J].Journal of Hazardous Materials, 2005,(123):223-231.

        [2]鄭林. 鉻與人體健康研究[J]. 廣東微量元素科學(xué),2003,(10):11-15.

        [3]董豪杰. 重鉻酸鉀對(duì)人肺上皮細(xì)胞hOGG1及hMTH1基因表達(dá)的影響[D]. 鄭州:勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué),2007.

        [4]譚秋荀,張可方,趙焱,等.活性氧化鋁對(duì)六價(jià)鉻的吸附研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2012,(6).

        [5]李昌厚, 孫吟秋. 略論比耳定律及有關(guān)問(wèn)題[J]. 光學(xué)儀器,1994,(2).

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