含铬废液的实验室处理和铬含量的测定

含铬废液的实验室处理和铬含量的测定

一：实验目的

1：学习水样中铬的处理方法

2：掌握分光光度法测定六价铬含量的原理和基本操作

二：实验原理

1:采用铁氧体法除去废液中的铬

铁氧体是指在含铬废液中加入过量的硫酸亚铁溶液，使六价铬被二价铁还原成三价铬。调节溶液pH值，使Cr3+、Fe3+、Fe2+转化为氢氧化物沉淀。然后加入过氧化氢，将部分二价铁转化成三价铁，使Cr3+、Fe3+、Fe2+成适当比例，并以Fe(OH)2、Fe(OH)3、Gr(OH)3形式沉淀共同析出，沉淀物经脱水后，可得组成类似Fe3O4·XH2O的磁性氧化物，即铁氧体。其中部分三价铁可被三价铬代替，因此可使铬成为铁氧体的组分而沉淀出来。反应方程式为：

H2Cr2O7+6FeSO4+6H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O

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

2：采用分光光度法测定废液中六价铬的含量

一般以二苯碳酰二肼作显色剂，在酸性介质条件下与六价铬生成红紫色配合物。该配合物的最大吸收波长为540nm左右，显色温度以15℃为宜，过低温度显色速度慢，过高温度配

合物稳定性差，显色时间为2~3min，配合物可在1.5h内稳定，根据颜色深浅进行比色，即可测定废液中六价铬的含量。

在本实验中，我们可先采用分光光度法测定未经处理的废液中的六价铬的含量，待废液处理完后，再次用分光光度法测定废液中六价铬的含量来确定铬回收的效果。

三：实验用品

1：仪器电磁铁、722分光光度计、台式天平、电子天平、移液管、吸量管、250mL 锥形瓶、磁力搅拌器（IKA）、温度计（100℃）、漏斗、蒸发皿、比色管

2：试剂

①显色剂 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﹪硫酸溶液，摇匀。该物质很不稳定，见光易分解，应储与棕色瓶中，现用现配

②重铬酸钾基准试剂重铬酸钾基准试剂在（102±2）℃下干燥（16±2）h，置于干燥器中冷却

③铬标准储备液（0.100mg·mL-1）电子天平准确称取重铬酸钾0.2829g于小烧杯中，溶解后转入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，制成含六价铬0.100mg·mL-1标准溶液

④铬标准工作液（1.00 ug\mL-1）准确移取5mL储备液于500mL容量瓶中用水稀释至刻度，摇匀，制成含六价铬1.0ug\mL-1标准溶液

⑤含铬废水

⑥H2SO4(3mol/L)

⑦FeSO4·7H2O

⑧H2O2

⑨NaOH（6mol·mL-1）

四：实验内容

1：处理前水质的检验

①重铬酸钾标准曲线的绘制

用吸量管分别移取重铬酸钾溶液0.00、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、5.00mL各置于25mL比色管中，然后每一只比色管中加入约15mL去离子水和1.25mL二苯碳酰二肼溶液，最后用去离子水稀释到刻度，摇匀，让其静置10min。以空白试剂为参比溶液，在540nm波长处测量溶液的吸光度A，绘制曲线。

②处理前水样中六价铬的含量

往容量瓶中加入1.25mL二苯碳酰二肼溶液，取待处理废液5.00mL加入25mL比色管中，用水稀释到刻度，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六价铬的毫克数，再用下面的公式算出每升废液试样中的含量。

六价铬含量=c×1000/V（mg/L）

式中 c—在标准曲线上查到的六价铬的浓度，mg/L

V—所取含铬废液试样的体积，mL

2：含铬废液的处理

量取100ml含铬废水，置于250mL烧杯中，根据上一步测定的铬含量换算成CrO3的质量，再按CrO3：FeSO4·7H2O=1:16的质量比算出所需FeSO4·7H2O的质量，用台式天平称出FeSO4·7H2O，加到含铬废水中，不断搅拌，待晶体溶解后，逐滴加入H2SO4(3mol/L)并不断搅拌，直至溶液的pH值为1~2，此时溶液显亮绿色。

逐滴加入NaOH(6mol/L)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6~10滴3% H2O2溶液。充分冷却静置，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，然后将沉淀物转移至蒸发皿中，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

往容量瓶中加入1.25mL二苯碳酰二肼溶液，取2中所得滤液5.00mL加入25mL比色管中，用水稀释到刻度，摇匀，静置10min。采用1中的方法在540nm处测出其吸光度。

根据测定的吸光度，在标准曲线上查出相对应的六价铬的毫克数，再用下面的公式算出每升废液试样中的含量。

六价铬含量=c×1000/V（mg/L）

式中 c—在标准曲线上查到的六价铬的浓度，mg/L

V—所取含铬废液试样的体积，mL

比较处理前后废液中六价铬的含量，对本次实验六价铬的回收效果作出评价。

注意事项：

1：本测定方法适用于地面水和工业废水中六价铬的测定

2：所有玻璃器皿内壁须光洁，以免吸附铬离子。不得用重铬酸钾洗液洗涤。可用硝酸、硫酸混合液或合成洗涤剂洗涤，洗涤后要冲洗干净。

五：可行性分析

本实验是否可行主要在于三价铬能否被完全沉淀，故我们集中讨论这一点。

在含铬废液的处理一步中，我们通过加入NaOH溶液来调节溶液的pH值以控制三价铬以沉淀形式析出。我们关注的是，把pH调到什么范围内，可使三价铬完全沉淀成Cr(OH)3，且不致再和OH-反应生成CrO2-。

Cr(OH)3->Cr3++3OH-

K sp=6*10-31

当三价铬可被认为完全沉淀时，[Cr3+]<10-5M，[OH-]>=3.9*10-9M，即pH>=5.6。所以当pH>=5.6时，即可认为三价铬已经被完全沉淀。另外

Cr(OH)3->CrO2-+H++H2O

[CrO2-]﹒[H+]=9*10-17

取[CrO2-]=10-5M，得[H+]=9*10-12M，即pH=11。所以当pH<=11时，Cr(OH)3不会分解为CrO2-。

由此可见，我们把pH调到约为8，既可以确保三价铬完全沉淀为Cr(OH)3，又可以保证Cr(OH)3不会继续反应生成CrO2-。因此这个pH是合理的，可以确保实验的准确性。

故该实验方案是可行的。