處理工業廢水的模擬研究范文

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1實驗

1.1試劑和儀器

試劑：Na2CO3，CdSO4•8／3H2O，CoSO4•7H2O，NiSO4•7H2O，CuSO4•5H2O，FeSO4•7H2O，ZnSO4•7H2O，MnSO4•H2O均為分析純，NaOH為優級純，Cr（NO3）3•9H2O為化學純，全部購于上?；瘜W試劑公司．UV－2510PC紫外可見分光光度計（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樣品中金屬離子的含量．

1.2廢水樣品

準確配制單組分、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pH值至2～3，添加FeSO4•7H2O晶體使溶液中的Mn＋／Fe2＋的物質的量之比為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pH至中性，抽濾．將濾液裝入試劑瓶中貼好標簽以便進行水樣分析，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標準溶液，均沒有沉淀產生．

1.4.2紫外－可見吸收光度法

不同物質對紫外－可見光會產生選擇性吸收，因而具有不同的吸收光譜．各種離子的常用顯色劑及其實驗條件和特征波長從文獻中獲得．以Cu2＋為例簡述檢測過程．取Cu2＋模擬廢水溶液，將其pH值調至6．0～10．0，再加入質量分數為0．1％的1－（2－吡啶偶氮）－2－萘酚（PAN）的乙醇溶液作為顯色劑，當顯色劑的顏色由橙紅變為深紫色，氯仿萃取，取下層溶液，在500～600nm的波長范圍內測定模擬Cu2＋標準液的紫外吸收光譜（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驗條件下測定其余單組分廢水及其處理后溶液的吸光度，根據Lamber－Beer定律可以計算出金屬離子的濃度．

1.4.3原子吸收分光光度法檢測

以鎘為例介紹實驗原理及方法．將鎘空心陰極燈發出的228．8nm特征光譜投射到含有被測鎘基態原子蒸氣中，鎘原子蒸氣對這一特征譜線的光產生吸收．在濃度小于10mg•dm－3范圍內，鎘原子蒸氣對228．8nm光的吸收符合Lamber－Beer定律：A＝lg（I0／I）＝abc．根據這一關系可用標準曲線法或標準加入法測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，測定鎘標準系列溶液和處理后廢水的鎘溶液的吸光度．用同樣方法測定處理前后單組分、雙組分和三組分廢水中金屬離子的吸光度．

2實驗結果與討論

2.1理論依據

鐵氧體是由鐵離子、氧離子及其它金屬離子所組成的復合氧化物，是一種具有鐵磁性的半導體材料，屬立方型的尖晶石結構．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，再調節pH到9～11，使其中的金屬離子與亞鐵離子發生共沉淀。

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的磁性，說明加熱有利于促使氫氧化物膠體向鐵氧體轉化．所以當投加FeSO4•7H2O和堿后加熱，隨著溫度的升高，生成物的顏色發生一系列的變化．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，同時產生大量氣霧，污染環境．反應時間不能太長，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，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Lamber－Beer定律計算出各種單組分廢水在處理前后的金屬離子濃度。由于實驗中受一些化學和物理因素的影響，特別是在不知道待測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驗的定量分析不夠準確。

2.4沉淀物樣品的XRD

沉淀物于500℃燒結后樣品的X射線衍射圖譜。所有樣品都具有尖晶石結構．a、b、c、e的特征衍射峰與對應的XRD標準卡片相符（卡片號分別是85－0605、44－1485、79－1150、77－0012）．資料庫中暫時沒有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．平行實驗3次，每次樣本50L。試驗結果說明本方法效果好，能推廣使用。

4結論

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、水質適應強、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準，說明本方法有較大的實用價值。（本文來自于《華中師范大學學報.自然科學版》雜志?！度A中師范大學學報.自然科學版》雜志簡介詳見.）

作者：倪婷李良超孫代紅單位：長江大學化學與環境工程學院浙江師范大學化學系物理化學研究所