有機物對六價鉻的還原作用及其影響因素研究.pdf

1、工業(yè)上得到廣泛應用的重金屬元素鉻(Cr)在電鍍、鞣革、顏料、油漆、合金、印染、膠印等方面扮演著重要的角色，但它對人和動植物也存在有嚴重的危害。在人類對環(huán)境問題和自身健康問題日益關注下，如何在繼續(xù)發(fā)揮鉻在國民經(jīng)濟建設中的重要作用的同時控制和減少鉻對環(huán)境的污染，受到環(huán)境科學研究者和環(huán)境保護倡導者們的普遍重視。 鉻主要以六價鉻和三價鉻兩種形態(tài)存在于自然環(huán)境中，其中Cr<'6+>有強氧化性，在環(huán)境中的溶解性、遷移性大，具有高毒性；然而

2、Cr<'3+>卻具有遷移性小和低毒性的特性。目前在其他生物和物理方法還難以有效控制鉻污染的現(xiàn)狀下，多數(shù)情況是采用化學還原法，即將Cr<'6+>還原為Cr<'3+>。本文主要是在水溶液單相體系和礦物多相懸浮液中研究一些土壤和水中經(jīng)常存在的有機質包括生物生命活動過程中產(chǎn)生并滯留在其中的一些有機酸類物質還原Cr<'6+>的反應動力學機理和及其影響因素，力求探索一些基本的反應規(guī)律和影響條件。 本論文共分三部分： 第一部分：在

3、不同溫度和pH條件下，通過批式試驗研究了纖維素、葡萄糖還原Cr<'6+>的作用以及Mn<'2+>對反應的影響。結果表明在有無Mn<'2+>存在時，纖維素、葡萄糖與Cr<'6+>的還原反應速率差別不大，都進行得十分緩慢，所測定的時間內Cr<'6+>濃度無明顯變化。整個反應階段，總的反應速率逐漸趨于穩(wěn)定，沒有意味著存在某種反應中間產(chǎn)物對反應速率有更大的催化加速作用的表征出現(xiàn)。 第二部分：在25℃、35℃、45℃和pH=4.0、5.

4、0、6.0條件下，研究了均相體系中苦杏仁酸，蘋果酸，乳酸還原Cr<'6+>的反應速率。結果表明，在總體上三種有機酸還原Cr<'6+>的能力表現(xiàn)為：苦杏仁酸>蘋果酸>乳酸?？嘈尤仕崾躳H變化的影響較大，乳酸受溫度變化的影響較大。同時研究了25℃、pH=4.0條件下Mn<'2+>對反應的催化作用。試驗表明Mn<'2+>對三種有機酸還原Cr<'6+>均有一定的催化作用，其中苦杏仁酸表現(xiàn)更為明顯。且受溫度和pH條件變化影響的趨勢與無Mn<'2+

5、>參與的情況保持一致。這表明不同的α-OH有機酸因所連接的基團不同造成還原Cr<'6+>的能力有較大差異，同時礦物表面的Mn<'2+>與土壤中的有機酸形成配合物是導致反應加速的先決條件。Mn<'2+>-有機酸配合物的形成可能提高了這三種酸都具有的α-OH的活性，使其更易與Cr<'6+>結合并形成Cr<'6+>-α-OH有機酸-Mn<'2+>配合物，從而導致Cr<'6+>的快速還原。 第三部分：在25℃、35℃、45℃和pH=4

6、.0、5.0、6.0條件下，研究了伊利石、蒙脫石、高嶺石存在條件下苦杏仁酸，蘋果酸還原Cr<'6+>的反應速率。結果表明，總體上兩種有機酸還原Cr<'6+>的能力與前述實驗保持一致，即苦杏仁酸>蘋果酸。三種礦物對苦杏仁酸和蘋果酸還原Cr<'6+>均有一定的催化作用。三種礦物的催化作用為：伊利石>蒙脫石>高嶺石。礦物的催化作用與其表面吸附交換性的Mn<'2+>含量保持一致。表面交換性的Fe<'3+>對有機酸還原Cr<'6+>同樣也有催化作