含铬废水测定

含铬废水的测定及其处理-铁氧体法

一、目的

1、学习水样中铬的处理方法。

2、综合学习加热，溶液配制，酸碱滴定和固液分离及分光光度测六价铬的方法。

二、原理

含铬的工业废水，其铬的存在形式多为Cr6+及Cr3+。Cr6+的毒性比Cr3+大100倍，它能诱发皮肤溃疡，贫血，肾炎及神经炎等。工业废水排放时，要求Cr6+的含量不超过0.3mg/L ，而生活饮用水和地面水，则要求Cr6+的含量不超过0.05mg/L。Cr6+的除去方法很多，本实验采用铁氧体法。所谓铁氧体是指：在含铬废水中，加入过量的硫酸亚铁溶液，使其中的Cr6+和亚铁离子发生氧化还原反应，此时Cr6+被还原为Cr3+，而亚铁离子则被氧化为Fe3+离子。调节溶液的PH值，使Cr3+,,Fe3+和Fe2+转化为氢氧化物沉淀。然后加入H2O2，再使部分+2价铁氧化为+3价铁，组成类似Fe3O4·xH2O 的磁性氧化物。这种氧化物称为铁氧体，其组成也可写作Fe3+[Fe2+Fe1-x3+Cr x]O4，其中部分+3价铁可被+3价铬代替，因此可使铬成为铁氧体的组分而沉淀出来。其反应方程式为：

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

Fe2++Fe3++Cr3++OH-= Fe3+[Fe2+Fe1-x3+Cr x]O4(铁氧体)

式中x在0～1之间.

含铬的铁氧体是一种磁性材料，可以应用在电子工业上。采用该方法处理废水既环保又利用了废物。

处理后的废水中Cr6+可与二苯酰肼（二苯碳酰肼）（DPCI）在酸性条件下作用产生红紫色络合物来检验结果。该络合物的最大吸收波长为540nm左右，摩尔吸光系数为2.6×104～4.17×104L/mol.cm-1。显色温度以15℃为宜，过低温度显色速度慢，过高络合物稳定性差；显色时间2-3min，络合物可在1.5h 内稳定，根据颜色深浅进行比色，即可测定废水中的残留Cr6+的含量。

Hg2+2和Hg2+可与DPCI作用生成蓝（紫）色化合物，对Cr6+的测定产生干扰，但在本实验所控制的酸度下，反应不甚灵敏；铁与DPCI作用生成黄色黄色化合物，其干扰可通过加铁的络合剂H3PO4消除；V5+与DPCI作用生成的棕黄色化合物因不稳定而很快褪色（约20min），可不予考虑；少量的Cu2+,Ag+,Au3+在一定程度上有干扰；钼低于100µg/ml 时不干扰测定。另外，还原性物质干扰测定。

三、仪器与试剂

仪器：

电磁铁，分光光度计，50ml容量瓶，移液管25ml,5ml，酒精灯,漏斗,比色皿

试剂：

K2Cr2O4标准溶液：准确称取于140℃下干燥的K2Cr2O4 2.830 g于小烧杯中，溶解后转入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。含Cr6+100mg/L作储备液。准确移取5ml 储备液于500ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，制成含Cr6+1.0μg/ml标准溶液。

H2SO4(3mol/L)，硫酸-磷酸-H2O（15:15:70），氢氧化钠(6mol/L) ，0.05mol/L硫酸亚铁铵((NH4)2Fe(SO4)2)(用0.01mol/L K2Cr2O4标定, 标定与实验步骤1相同) ，过氧化氢H2O2（3%），FeSO4·7H2O(S )。

二苯碳酰二肼(C 6H 5NHNH)2CO)：0.5g 二苯碳酰二肼加入50ml 95%的乙醇溶液。待溶解后再加入200ml 10%H 2SO 4溶液，摇匀。该物质很不稳定，见光易分解，应储于棕色瓶中（不用时置于冰箱中。该溶液应为无色，如溶液已是红色，则不应再使用。最好现用现配。）

二苯胺黄酸钠C 6H 5NHC 6H 4SO 3Na (1%)，含铬废水（～1.450g/L ）。

四、步骤

1、 含铬废水中铬的测定

用移液管量取25.00mL 含铬废水置于250mL 锥形瓶中，依次加入10mL 混合酸,30mL 去离子水和4滴二苯胺黄酸钠C 6H 5NHC 6H 4SO 3Na 指示剂，摇匀。用标准(NH 4)2Fe(SO 4)2溶液滴定至 溶液由红色变到绿色时为此，即为终点。平行三次。求出废水中Cr 6+的浓度。

2、 含铬废水的处理

量取100mL 含铬废水，置于250mL 烧杯中，根据上面测定的铬量，换算成CrO 3的质量 ，再按 CrO 3::FeSO 4·7H 2O =1:16 的质量比算出所需:FeSO 4·7H 2O 的质量，用台式天平称出所需的:FeSO 4·7H 2O 的质量，加到含铬废水中，不断搅拌，待晶体溶解后，逐滴加入3M H 2SO 4 ，并不断搅拌，直至溶液的PH 值约为1（如何得知？）此时溶液显亮绿色（什么物质？为什么？）。

用6M NaOH 逐滴加入溶液，调节溶液的PH 值到约为8。然后将溶液加热至70℃左右，在不断搅拌下滴加3%H 2O 2溶液。冷却静置，使所形成的氢氧化物沉淀沉降。

采用倾斜法对上面的溶液进行过滤，滤液进入干净干燥的烧杯中，沉淀用去离子水洗涤数次，然后将沉淀物转移到蒸发皿中，用小火加热，蒸发至干。待冷却后，将沉淀均匀地摊在干净的白纸上，另用纸将磁铁紧紧裹住，然后与沉淀物接触，检验沉淀物的磁性。

3、 处理后水质的检验

（1）K 2Cr 2O 4标准曲线的绘制：用吸量管分别移取标准K 2Cr 2O 4 溶液0.00ml,0.50ml,1.00ml,2.00ml, 4.00ml,7.00ml,10.00 ml 各置于50ml 容量瓶中，然后每一只容量瓶中加入约30ml 去离子水和2.5ml 二苯基碳酰二肼溶液，最后用去离子水稀释到刻度，摇匀，让其静置10min 。以试剂空白为参比溶液，在540nm 波长处测量溶液的吸光度A ，绘制曲线。

（2）处理后水样中Cr 6+的含量：往容量瓶中加入2.5ml 二苯碳酰二肼溶液，然后取上面处理后的滤液加入50ml 容量瓶中到刻度，摇匀，静置10min 。然后用同样的方法在540nm 处测出其吸光度。

（3）根据测定的吸光度，在标准曲线上查出相对应的Cr 6+ 的毫克数，再用下面的公式算出每升废水试样中的含量。Cr 6＋含量=)/(50

1000l mg c 式中C 为在标准曲线上查到的Cr 6*量，50为所取试样的体积。

五、思考题

1. 处理废水中，为什么加FeSO 4·7H 2O 前要加酸调节PH 到1，而后为什么又要加碱调整PH=8左右，如果PH 控制不好，会有什么不良影响？

2. 如果加入FeSO 4·7H 2O 不够，会产生什么效果？