内蒙古科技大学：《普通化学》课程教学资源（实验指导）实验十二 含铬废液的处理

实验十二含铬废液的处理 “、实验目的 (I)了解化学还原法处理含铬工业废水的原理和方法： (2)学习用分光光度法或目视比色法定和检验废水中格的含量。 二、实验原理 铬是毒性较高的元素之一。铬污染主要来源于电镀、制革及印染等工业废水的排放。C() 和Cr()以Cr2O,2或CrO42的形式存在。由于Cr()的毒性比Cr(IⅢ)大得多，还是一种致癌物 质，因此，含铬废水处理的基本原则是先将Cr()还原为Cr(),然后将其除去。 对含铬废水处理的方法有离子交换法、电解法、化学还原法等。本实验采用铁氧体化学还原 法。所谓铁氧体是指具有磁性的F©304中的Fe2+、Fe3+离子，部分地被与其离子半径相近的其他 +2价或+3价金属离子（如Cr3+、Mn2+等）所取代而形成的以铁为主体的复合型氧化物。可用M,Fε -xO4表示，以Cr3+为例，可写成CrxFe(6-x04: 铁氧体法处理含铬废水的基本原理就是使废水中的Cr20,2或C042在酸性条件下与过量还 原剂FeS04作用生成Cr3+和Fe3+,其反应为： Cr2022-+6fe2+15Ht=2Cr3t+6Fe3+7H20 HCrOa+3Fe2++5H+=Cr3++3Fe3++4H20 反应结束后加入适量碱液，调节溶液pH并适当控制温度，加少量H202或通人空气搅拌，将溶 液中过量的Fe2+部分氧化为Fe3+,得到比例适度的Cr3+、Fe2+、Fe3+并转化为沉淀： Fe3++30H-Fe(OH)3l Fe2++20H-=Fe(OH)2l Cr3++30H-Cr3+(OH)31 当形成的Fe(OH)2和Fe(OH)3的量的比例为1：2左右时，可生成类似于Fe3O4xH2O的磁性氧化 物（铁氧体），其组成可写为FeFe204xH0,其中部分Fe3+可被Cr3+取代，而使Cr3+成为铁氧体 的组成部分而沉淀下来。沉淀物经脱水等处理后，即可得到组成符合铁氧体组成的复合物。 铁氧体法处理含铬废水效果好，投资少，简单易行，沉渣量少且稳定，含铬铁氧体是 种磁性材料，可用于电子工业，既保护了环境，又利用了废物。 为检查废水处理的效果，常采用比色法分析水中的铬含量。其原理为：O(Ⅵ)在酸性介质 中与二苯基碳酰二肼反应生成紫红色配合物，该配合物溶于水，其溶液颜色对光的吸收程度 与C(I)的含量成正比。只要把样品溶液的颜色与标准系列的颜色比较（目视比较）或用分光光 度计测出此溶液的吸光度，就能确定样品中C(Ⅵ)的含量。 如果水中有Cr(I),可在碱性条件下用KMnO4将Cr()氧化为Cr(I),然后再测定。 为防止溶液中Fe2+、Fe3+及Hg22+、Hg2+等的干扰，可加入适量的H3P04消除。 三、实验仪器和药品 仪器：分光光度计，比色管(25L),比色管架，台秤，酒精灯，三角架，石棉铁丝网，碱式 和酸式滴定管(25mL),容量瓶(50mL),量筒(10、50mL),锥形瓶(250mL):烧杯(400、 250mL),滤纸，磁铁，温度计(100℃)

实验十二 含铬废液的处理 一、实验目的 (1)了解化学还原法处理含铬工业废水的原理和方法； (2)学习用分光光度法或目视比色法测定和检验废水中铬的含量。 二、实验原理 铬是毒性较高的元素之一。铬污染主要来源于电镀、制革及印染等工业废水的排放。Cr(Ⅵ) 和Cr(Ⅲ)以Cr2O7 2-或CrO4 2-的形式存在。由于Cr(Ⅵ)的毒性比Cr(Ⅲ)大得多，还是一种致癌物 质，因此，含铬废水处理的基本原则是先将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)，然后将其除去。 对含铬废水处理的方法有离子交换法、电解法、化学还原法等。本实验采用铁氧体化学还原 法。所谓铁氧体是指具有磁性的Fe304中的Fe 2+、Fe 3+离子，部分地被与其离子半径相近的其他 +2价或+3价金属离子(如Cr 3+、Mn 2+等)所取代而形成的以铁为主体的复合型氧化物。可用MxFe(3 —x)O4表示，以Cr 3+为例，可写成CrxFe(3—x)04。 铁氧体法处理含铬废水的基本原理就是使废水中的Cr2O7 2-或CrO4 2-在酸性条件下与过量还 原剂FeS04作用生成Cr 3+和Fe 3+，其反应为： Cr2O7 2-+6Fe 2++15H + = 2Cr 3++6Fe 3++7H20 HCrO4 -+3Fe 2++5H += Cr 3++3Fe 3++4H20 反应结束后加入适量碱液，调节溶液pH并适当控制温度，加少量H202或通人空气搅拌，将溶 液中过量的Fe 2+部分氧化为Fe 3+，得到比例适度的Cr 3+、Fe 2+、Fe 3+并转化为沉淀： Fe 3++30H -=Fe(OH)3↓ Fe 2++20H -=Fe(OH)2↓ Cr 3++30H -=Cr 3+ (OH)3↓ 当形成的Fe(OH)2和Fe(OH)3的量的比例为1：2左右时，可生成类似于Fe3O4 ·xH2O的磁性氧化 物（铁氧体），其组成可写为FeFe2O4 ·xH2O,其中部分Fe 3+可被Cr 3+取代，而使Cr 3+成为铁氧体 的组成部分而沉淀下来。沉淀物经脱水等处理后，即可得到组成符合铁氧体组成的复合物。 铁氧体法处理含铬废水效果好，投资少，简单易行，沉渣量少且稳定，含铬铁氧体是一 种磁性材料，可用于电子工业，既保护了环境，又利用了废物。 为检查废水处理的效果，常采用比色法分析水中的铬含量。其原理为：O(Ⅵ)在酸性介质 中与二苯基碳酰二肼反应生成紫红色配合物，该配合物溶于水，其溶液颜色对光的吸收程度 与Cr(Ⅵ)的含量成正比。只要把样品溶液的颜色与标准系列的颜色比较(目视比较)或用分光光 度计测出此溶液的吸光度，就能确定样品中Cr(Ⅵ)的含量。 如果水中有Cr(Ⅲ)，可在碱性条件下用KMn04将Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ)，然后再测定。 为防止溶液中Fe 2+、Fe 3+及Hg2 2+、Hg 2+等的干扰，可加入适量的H3PO4消除。 三、实验仪器和药品 仪器：分光光度计，比色管(25mL)，比色管架，台秤，酒精灯，三角架，石棉铁丝网，碱式 和酸式滴定管(25mL)，容量瓶(50mL)，量筒(10、50mL)，锥形瓶(250mL)：烧杯(400、 250mL)，滤纸，磁铁，温度计(100℃)

试剂：H2S04(3moL1),硫-磷混酸[15%H2S04+15%H3P04+70%H20(体积比)]， Na0H(6molL-l),Na0H(3%),Fes047H20(10%),K2Cr207标准溶液(10.0mg.L-l), (NH4)2Fe(S04)2标准溶液(0.05 mol L-I),H202(3%),二苯胺磺酸钠(1%)，二苯基碳酰二肼溶 液(0.1%)，pH试纸，含铬废水（可自配：1.6gK2Cr207溶于1000mL自来水中）。 四、实验内容 (1)含铬废水中Cr(Ⅵ)的测定：用移液管移取25.00mL含铬废水于锥形瓶中，依次加入 10mLH2S04一H3P04混酸和30mL蒸馏水，滴加4滴二苯胺磺酸钠指示剂并摇匀。用标准 (NH4)2F(S04)2溶液滴定至溶液则由红色变为绿色为止，记录滴定剂耗用体积，平行测定2 份，求出废水中Cr20,2的浓度0 (2)含铬废水的处理 ①取100mL含铬废水于250mL烧杯中，在不断搅拌下滴加3molL1-H2S04调整至pH约 为1，然后滴加10%FS04溶液，直至溶液颜色由浅蓝色变为亮绿色（为什么？）为止。 ②往烧杯中继续滴加6molL1NaOH溶液，调节pH=8~9,然后将溶液加热至70℃左 右，在不断搅拌下滴加6~10滴3%H202,充分搅拌后冷却静置，使Fe2+、Fe3+、Cr3+的氢氧化 物沉淀沉降。 ③用倾泻法将上层清液量人另+烧杯中以备测定残余C(Ⅲ)。沉淀用蒸馏水洗涤数次，以 除去Na+、K+、S04+等离子，然后将其转移到蒸发器中，用小火加热，并不时搅拌沉淀蒸发 至干。待冷却后，将沉淀物均匀地摊在干净白纸上，另用纸将磁铁裹住，与沉淀物接触，检查 沉淀物的磁性。 (3)处理后水中铬含量的检验 ①配制C(Ⅵ)溶液标准系列和制作工作曲线：用酸式滴定管分别准确量取K2Cr2O,标准溶 液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分别注入50mL容量瓶中并编号，用洗瓶冲洗瓶口 内壁，加入20mL蒸溜水、10商流一磷混酸和3L0.1%二苯基碳酰二肼溶液，最后用蒸溜水稀 释至刻度摇匀（观察各溶液显色情况），此时瓶中含Cr()量分别为0.000、0.200、0.400、 0.600、0.800、1.00mgL-l。采用1cm比色皿，在540nm处，以空白(1号)作参比，用分光光度 计测定各瓶溶液吸光度(A),以C(I)含量为横坐标、A为纵坐标作图，即得到工作曲线。 ②处理后水中C()含量的检验：将本实验(2)③中的上层清液（若有悬浮物应过滤）各取 10mL于两只50mL容量瓶中（编号7、8），以下操作同(3)①，测出处理后水样的吸光度，从工 作曲线上查出相应的C(I)的浓度，然后求出处理后水中残留C(ⅥI)的含量，确定是否达到国 家工业废水的排放标准(<0.5mgL1). 五、实验思考题 1.本实验中各步骤发生了哪些化学反应？为什么要加入H202?此过程发生了什么反应？ 2.本实验所测定的C的化学形态是什么？简述测定的基本原理 3.处理废水中，为什么加FS04前要加酸调整pH到l,之后为什么又要加碱调整pH=8~9,pH 控制不好，会有什么不良影响？

试剂：H2S04 (3mol·L -1 )，硫—磷混酸[15％H2S04+15％H3P04+70％H20(体积比)]， NaOH(6mol·L -1 )，NaOH(3％)，FeS04 ·7H20(10％)，K2Cr2O7标准溶液(10.0mg.L -1 )， (NH4 )2Fe(S04 )2标准溶液(0.05mol·L -1 )，H202 (3％)，二苯胺磺酸钠(1％)，二苯基碳酰二肼溶 液(0.1％)，pH试纸，含铬废水(可自配：1.6gK2Cr2O7 溶于1000mL自来水中)。 四、实验内容 (1)含铬废水中Cr(Ⅵ)的测定：用移液管移取25．00mL含铬废水于锥形瓶中，依次加入 10mLH2S04—H3P04混酸和30mL蒸馏水，滴加4滴二苯胺磺酸钠指示剂并摇匀。用标准 (NH4 )2Fe(S04 )2溶液滴定至溶液则由红色变为绿色为止，记录滴定剂耗用体积，平行测定2 份，求出废水中Cr2O7 2-的浓度o (2)含铬废水的处理 ①取100mL含铬废水于250mL烧杯中，在不断搅拌下滴加3mol·L -1—H2S04调整至pH约 为l，然后滴加10％FeS04溶液，直至溶液颜色由浅蓝色变为亮绿色(为什么?)为止。 ②往烧杯中继续滴加6 mol·L -1NaOH溶液，调节pH=8～9，然后将溶液加热至70℃左 右，在不断搅拌下滴加6～10滴3％H202，充分搅拌后冷却静置，使Fe 2+、Fe 3+、Cr 3+的氢氧化 物沉淀沉降。 ③用倾泻法将上层清液量人另+烧杯中以备测定残余Cr(Ⅲ)。沉淀用蒸馏水洗涤数次，以 除去Na +、K +、S04 +等离子，然后将其转移到蒸发器中，用小火加热，并不时搅拌沉淀蒸发 至干。待冷却后，将沉淀物均匀地摊在干净白纸上，另用纸将磁铁裹住，与沉淀物接触，检查 沉淀物的磁性。 (3)处理后水中铬含量的检验 ①配制Cr(Ⅵ)溶液标准系列和制作工作曲线：用酸式滴定管分别准确量取K2 Cr2O7标准溶 液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分别注入50mL容量瓶中并编号，用洗瓶冲洗瓶口 内壁，加入20mL蒸馏水、10滴硫—磷混酸和3mL0.1％二苯基碳酰二肼溶液，最后用蒸馏水稀 释至刻度摇匀(观察各溶液显色情况)，此时瓶中含Cr(Ⅵ)量分别为0.000、0.200、0.400、 0.600、0.800、1.00mg·L -1。采用lcm比色皿，在540nm处，以空白(1号)作参比，用分光光度 计测定各瓶溶液吸光度(A)，以Cr(Ⅵ)含量为横坐标、A为纵坐标作图，即得到工作曲线。 ②处理后水中Cr(Ⅵ)含量的检验：将本实验(2)③中的上层清液(若有悬浮物应过滤)各取 10mL于两只50mL容量瓶中(编号7、8)，以下操作同(3)①，测出处理后水样的吸光度，从工 作曲线上查出相应的Cr(Ⅵ)的浓度，然后求出处理后水中残留Cr(Ⅵ)的含量，确定是否达到国 家工业废水的排放标准(<0.5mg·L -1 )。 五、实验思考题 1．本实验中各步骤发生了哪些化学反应?为什么要加入H202?此过程发生了什么反应? 2．本实验所测定的Cr的化学形态是什么?简述测定的基本原理。 3．处理废水中，为什么加FeS04前要加酸调整pH到l，之后为什么又要加碱调整pH=8～9，pH 控制不好，会有什么不良影响?