處理工業(yè)廢水的模擬研究范文

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1實(shí)驗(yàn)

1.1試劑和儀器

試劑：Na2CO3，CdSO4•8／3H2O，CoSO4•7H2O，NiSO4•7H2O，CuSO4•5H2O，F(xiàn)eSO4•7H2O，ZnSO4•7H2O，MnSO4•H2O均為分析純，NaOH為優(yōu)級(jí)純，Cr（NO3）3•9H2O為化學(xué)純，全部購于上海化學(xué)試劑公司．UV－2510PC紫外可見分光光度計(jì)（日本島津公司），PE－AA800原子吸收光譜儀（美國PerkinElmer公司），X射線粉末衍射儀PW6040（荷蘭Philiphs）等用于表征樣品和檢測(cè)樣品中金屬離子的含量．

1.2廢水樣品

準(zhǔn)確配制單組分、雙組分和三組分模擬廢水，其金屬離子濃度示于表1．

1.3模擬廢水中金屬離子的共沉淀

將含金屬離子的模擬廢水放入1dm3的大燒杯中，磁力攪拌下用1mol•dm－3的H2SO4溶液調(diào)pH值至2～3，添加FeSO4•7H2O晶體使溶液中的Mn＋／Fe2＋的物質(zhì)的量之比為1∶2，完全溶解后為防止鐵鹽過度氧化，立即用1mol•dm－3NaOH溶液調(diào)廢水的pH至9～11．在此pH值下廢水中的金屬離子Mn＋和Fe2＋／Fe3＋沉淀完全．將上述處理過的廢水溶液靜置1～2h，加入稀酸調(diào)pH至中性，抽濾．將濾液裝入試劑瓶中貼好標(biāo)簽以便進(jìn)行水樣分析，固體殘留物于干燥箱中100℃下干燥2h．碾磨干燥后的固體殘留物，500℃灼燒2h，升溫速率10℃／min，所得的樣品做其它分析用．

1.4處理后廢水中金屬離子的含量分析

1.4.1化學(xué)分析

取2cm3上述處理后的單組分廢水溶液，滴入0．2cm3濃度為1．000mol•dm－3的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，均沒有沉淀產(chǎn)生．

1.4.2紫外－可見吸收光度法

不同物質(zhì)對(duì)紫外－可見光會(huì)產(chǎn)生選擇性吸收，因而具有不同的吸收光譜．各種離子的常用顯色劑及其實(shí)驗(yàn)條件和特征波長從文獻(xiàn)中獲得．以Cu2＋為例簡述檢測(cè)過程．取Cu2＋模擬廢水溶液，將其pH值調(diào)至6．0～10．0，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．1％的1－（2－吡啶偶氮）－2－萘酚（PAN）的乙醇溶液作為顯色劑，當(dāng)顯色劑的顏色由橙紅變?yōu)樯钭仙确螺腿。∠聦尤芤海?00～600nm的波長范圍內(nèi)測(cè)定模擬Cu2＋標(biāo)準(zhǔn)液的紫外吸收光譜（以水為參比溶液）．再取處理后的Cu2＋廢水溶液重復(fù)以上操作，其顯色劑的顏色無明顯變化．仿照上述方法，選擇不同的顯色劑，在各種離子的特征波長及其實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定其余單組分廢水及其處理后溶液的吸光度，根據(jù)Lamber－Beer定律可以計(jì)算出金屬離子的濃度．

1.4.3原子吸收分光光度法檢測(cè)

以鎘為例介紹實(shí)驗(yàn)原理及方法．將鎘空心陰極燈發(fā)出的228．8nm特征光譜投射到含有被測(cè)鎘基態(tài)原子蒸氣中，鎘原子蒸氣對(duì)這一特征譜線的光產(chǎn)生吸收．在濃度小于10mg•dm－3范圍內(nèi)，鎘原子蒸氣對(duì)228．8nm光的吸收符合Lamber－Beer定律：A＝lg（I0／I）＝abc．根據(jù)這一關(guān)系可用標(biāo)準(zhǔn)曲線法或標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定未知溶液中鎘的濃度．配制一系列Cd2＋濃度為0、2、4、6、8mg•dm－3的溶液，在最佳工作條件下，以蒸餾水為空白，測(cè)定鎘標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和處理后廢水的鎘溶液的吸光度．用同樣方法測(cè)定處理前后單組分、雙組分和三組分廢水中金屬離子的吸光度．

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1理論依據(jù)

鐵氧體是由鐵離子、氧離子及其它金屬離子所組成的復(fù)合氧化物，是一種具有鐵磁性的半導(dǎo)體材料，屬立方型的尖晶石結(jié)構(gòu)．鐵氧體－共沉淀法就是在堿性條件下，使廢水中的各種金屬離子形成鐵氧體晶粒一起沉淀析出，從而使廢水得到凈化．在pH為2～3的酸性條件下，往各金屬離子的廢水中投加一定量的亞鐵離子，再調(diào)節(jié)pH到9～11，使其中的金屬離子與亞鐵離子發(fā)生共沉淀。

2.2共沉淀的條件

由于亞鐵離子的氧化速率隨著溫度升高而加快，同時(shí)較高的溫度也有利于破壞氫氧化物膠體，且形成的沉渣具有較強(qiáng)的磁性，說明加熱有利于促使氫氧化物膠體向鐵氧體轉(zhuǎn)化．所以當(dāng)投加FeSO4•7H2O和堿后加熱，隨著溫度的升高，生成物的顏色發(fā)生一系列的變化．通常，加熱的溫度保持在70±5℃，溫度太高雖然更容易破壞膠體，但消耗的熱能大，同時(shí)產(chǎn)生大量氣霧，污染環(huán)境．反應(yīng)時(shí)間不能太長，否則Fe3＋過剩而Fe2＋不足，一般為20min比較合適．pH值最好控制在能使沉淀完全的范圍內(nèi)，否則，排放廢水的堿度過高．

2.3金屬離子的含量

在Cu2＋的特征吸收波長562nm處，處理后溶液吸光度A值明顯降低，根據(jù)Lamber－Beer定律計(jì)算出各種單組分廢水在處理前后的金屬離子濃度。由于實(shí)驗(yàn)中受一些化學(xué)和物理因素的影響，特別是在不知道待測(cè)液濃度的條件下顯色劑的加入量無法控制，所以紫外吸收用于本實(shí)驗(yàn)的定量分析不夠準(zhǔn)確。

2.4沉淀物樣品的XRD

沉淀物于500℃燒結(jié)后樣品的X射線衍射圖譜。所有樣品都具有尖晶石結(jié)構(gòu)．a(chǎn)、b、c、e的特征衍射峰與對(duì)應(yīng)的XRD標(biāo)準(zhǔn)卡片相符（卡片號(hào)分別是85－0605、44－1485、79－1150、77－0012）．資料庫中暫時(shí)沒有Cu0．33Zn0．33Ni0．33Fe2O4的特征衍射峰．從圖中可以看出，樣品的晶化度不好，可能是由于燒結(jié)溫度偏低的緣故．用這種方法處理廢水得到的尖晶石型鐵氧體，可以用做磁性材料和吸波材料的原料。

3方法推廣

將本方法用來處理某電鍍廠鍍鋅車間的含鋅廢水．平行實(shí)驗(yàn)3次，每次樣本50L。試驗(yàn)結(jié)果說明本方法效果好，能推廣使用。

4結(jié)論

1）用鐵氧體－共沉淀法處理重金屬廢水能一次性除去多種金屬離子，且原理簡單、操作方便、Fe－SO4來源廣、水質(zhì)適應(yīng)強(qiáng)、沉淀物易脫水、無二次污染，處理效果好．2）從廢水中得到的鐵氧體污泥可以用做磁性材料的原料．3）廢水中所有的金屬離子的出水濃度都低于或接近于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，說明本方法有較大的實(shí)用價(jià)值。（本文來自于《華中師范大學(xué)學(xué)報(bào).自然科學(xué)版》雜志。《華中師范大學(xué)學(xué)報(bào).自然科學(xué)版》雜志簡介詳見.）

作者：倪婷李良超孫代紅單位：長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院浙江師范大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)研究所