处理工业废水的模拟研究范文

1实验

1.1试剂和仪器

试剂：Na2CO3，CdSO4•8／3H2O，CoSO4•7H2O，NiSO4•7H2O，CuSO4•5H2O，FeSO4•7H2O，ZnSO4•7H2O，MnSO4•H2O均为分析纯，NaOH为优级纯，Cr（NO3）3•9H2O为化学纯，全部购于上海化学试剂公司．UV－2510PC紫外可见分光光度计（日本岛津公司），PE－AA800原子吸收光谱仪（美国PerkinElmer公司），X射线粉末衍射仪PW6040（荷兰Philiphs）等用于表征样品和检测样品中金属离子的含量．

1.2废水样品

准确配制单组分、双组分和三组分模拟废水，其金属离子浓度示于表1．

1.3模拟废水中金属离子的共沉淀

将含金属离子的模拟废水放入1dm3的大烧杯中，磁力搅拌下用1mol•dm－3的H2SO4溶液调pH值至2～3，添加FeSO4•7H2O晶体使溶液中的Mn＋／Fe2＋的物质的量之比为1∶2，完全溶解后为防止铁盐过度氧化，立即用1mol•dm－3NaOH溶液调废水的pH至9～11．在此pH值下废水中的金属离子Mn＋和Fe2＋／Fe3＋沉淀完全．将上述处理过的废水溶液静置1～2h，加入稀酸调pH至中性，抽滤．将滤液装入试剂瓶中贴好标签以便进行水样分析，固体残留物于干燥箱中100℃下干燥2h．碾磨干燥后的固体残留物，500℃灼烧2h，升温速率10℃／min，所得的样品做其它分析用．

1.4处理后废水中金属离子的含量分析

1.4.1化学分析

取2cm3上述处理后的单组分废水溶液，滴入0．2cm3浓度为1．000mol•dm－3的NaOH标准溶液，均没有沉淀产生．

1.4.2紫外－可见吸收光度法

不同物质对紫外－可见光会产生选择性吸收，因而具有不同的吸收光谱．各种离子的常用显色剂及其实验条件和特征波长从文献中获得．以Cu2＋为例简述检测过程．取Cu2＋模拟废水溶液，将其pH值调至6．0～10．0，再加入质量分数为0．1％的1－（2－吡啶偶氮）－2－萘酚（PAN）的乙醇溶液作为显色剂，当显色剂的颜色由橙红变为深紫色，氯仿萃取，取下层溶液，在500～600nm的波长范围内测定模拟Cu2＋标准液的紫外吸收光谱（以水为参比溶液）．再取处理后的Cu2＋废水溶液重复以上操作，其显色剂的颜色无明显变化．仿照上述方法，选择不同的显色剂，在各种离子的特征波长及其实验条件下测定其余单组分废水及其处理后溶液的吸光度，根据Lamber－Beer定律可以计算出金属离子的浓度．

1.4.3原子吸收分光光度法检测

以镉为例介绍实验原理及方法．将镉空心阴极灯发出的228．8nm特征光谱投射到含有被测镉基态原子蒸气中，镉原子蒸气对这一特征谱线的光产生吸收．在浓度小于10mg•dm－3范围内，镉原子蒸气对228．8nm光的吸收符合Lamber－Beer定律：A＝lg（I0／I）＝abc．根据这一关系可用标准曲线法或标准加入法测定未知溶液中镉的浓度．配制一系列Cd2＋浓度为0、2、4、6、8mg•dm－3的溶液，在最佳工作条件下，以蒸馏水为空白，测定镉标准系列溶液和处理后废水的镉溶液的吸光度．用同样方法测定处理前后单组分、双组分和三组分废水中金属离子的吸光度．

2实验结果与讨论

2.1理论依据

铁氧体是由铁离子、氧离子及其它金属离子所组成的复合氧化物，是一种具有铁磁性的半导体材料，属立方型的尖晶石结构．铁氧体－共沉淀法就是在碱性条件下，使废水中的各种金属离子形成铁氧体晶粒一起沉淀析出，从而使废水得到净化．在pH为2～3的酸性条件下，往各金属离子的废水中投加一定量的亚铁离子，再调节pH到9～11，使其中的金属离子与亚铁离子发生共沉淀。

2.2共沉淀的条件

由于亚铁离子的氧化速率随着温度升高而加快，同时较高的温度也有利于破坏氢氧化物胶体，且形成的沉渣具有较强的磁性，说明加热有利于促使氢氧化物胶体向铁氧体转化．所以当投加FeSO4•7H2O和碱后加热，随着温度的升高，生成物的颜色发生一系列的变化．通常，加热的温度保持在70±5℃，温度太高虽然更容易破坏胶体，但消耗的热能大，同时产生大量气雾，污染环境．反应时间不能太长，否则Fe3＋过剩而Fe2＋不足，一般为20min比较合适．pH值最好控制在能使沉淀完全的范围内，否则，排放废水的碱度过高．

2.3金属离子的含量

在Cu2＋的特征吸收波长562nm处，处理后溶液吸光度A值明显降低，根据Lamber－Beer定律计算出各种单组分废水在处理前后的金属离子浓度。由于实验中受一些化学和物理因素的影响，特别是在不知道待测液浓度的条件下显色剂的加入量无法控制，所以紫外吸收用于本实验的定量分析不够准确。

2.4沉淀物样品的XRD

沉淀物于500℃烧结后样品的X射线衍射图谱。所有样品都具有尖晶石结构．a、b、c、e的特征衍射峰与对应的XRD标准卡片相符（卡片号分别是85－0605、44－1485、79－1150、77－0012）．资料库中暂时没有Cu0．33Zn0．33Ni0．33Fe2O4的特征衍射峰．从图中可以看出，样品的晶化度不好，可能是由于烧结温度偏低的缘故．用这种方法处理废水得到的尖晶石型铁氧体，可以用做磁性材料和吸波材料的原料。

3方法推广

将本方法用来处理某电镀厂镀锌车间的含锌废水．平行实验3次，每次样本50L。试验结果说明本方法效果好，能推广使用。

4结论

1）用铁氧体－共沉淀法处理重金属废水能一次性除去多种金属离子，且原理简单、操作方便、Fe－SO4来源广、水质适应强、沉淀物易脱水、无二次污染，处理效果好．2）从废水中得到的铁氧体污泥可以用做磁性材料的原料．3）废水中所有的金属离子的出水浓度都低于或接近于国家排放标准，说明本方法有较大的实用价值。（本文来自于《华中师范大学学报.自然科学版》杂志。《华中师范大学学报.自然科学版》杂志简介详见.）

作者：倪婷李良超孙代红单位：长江大学化学与环境工程学院浙江师范大学化学系物理化学研究所