六價(jià)鉻與有機(jī)染料同時(shí)還原和脫色的方法研究.pdf

1、近些年來，由于六價(jià)鉻[Cr(VI)]在電鍍工業(yè)、金屬工業(yè)、石油純化業(yè)和染料合成等工業(yè)中的使用，大量人工源的鉻進(jìn)入土壤及水體中。工業(yè)染料廢水一直是工業(yè)廢水處理的難點(diǎn)，隨著各種工業(yè)操作釋放到自然水體中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。六價(jià)鉻和工業(yè)染料可能同時(shí)存在于水體中，雖然 Cr(VI)和染料的同時(shí)處理已受到重視，但仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。本文探討了兩種新的方法，主要研究了鐵(III)–有機(jī)酸和零價(jià)鐵(Fe0)–有機(jī)酸兩種體系中六價(jià)鉻和橙黃Ⅱ的同時(shí)

2、還原和脫色。
　　本文首先考察了用硫酸鐵和檸檬酸、酒石酸、草酸分別組成的均相體系，在太陽光照射下，對(duì) Cr(VI)和橙黃Ⅱ的同時(shí)還原和脫色作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，太陽光照射下的Fe3+/Cit、Fe3+/Tar、Fe3+/Oxa三種體系均既具有還原性，可使Cr(VI)還原，又具有氧化性，能使橙黃Ⅱ同時(shí)脫色。三種酸中，草酸體系中 Cr(VI)和橙黃Ⅱ同時(shí)還原和脫色效率最好，而檸檬酸體系最差；酒石酸體系雖然有很高的還原Cr(VI)的效率，

3、但對(duì)橙黃Ⅱ的脫色效率明顯的差于草酸體系。必要的光輻射是保證這三種體系氧化化學(xué)活性的一個(gè)極為重要的條件，但在太陽光照射的基礎(chǔ)上再引入額外光輻射對(duì)三種體系的影響卻不相同：額外光輻射對(duì)Fe3+/Cit體系中Cr(VI)的還原和橙黃Ⅱ的脫色是有利的，對(duì) Fe3+/Tar體系幾乎不產(chǎn)生影響，而對(duì) Fe3+/Oxa體系則是不利的。光助Fe3+/ Cit體系中Cr(VI)的還原和橙黃Ⅱ的脫色與檸檬酸濃度有關(guān)。在一定濃度范圍內(nèi)，檸檬濃度越高，Cr(VI

4、)的還原和橙黃Ⅱ的脫色效果越好；濃度過高，增強(qiáng)效應(yīng)并不明顯，適宜的檸檬酸濃度為2.4 mmol/L。光助Fe3+/Cit體系中Cr(VI)的還原和橙黃Ⅱ的脫色與溶液的pH值有關(guān)。pH值越低越有利于Cr(VI)的還原和橙黃Ⅱ的脫色，適宜pH是3.0。Cr(VI)的還原率和橙黃Ⅱ的脫色率隨Fe(Ш)濃度的升高隨之升高。但濃度過高，增強(qiáng)效應(yīng)也不明顯。在所研究的濃度范圍內(nèi)，0.2mmol/L是一適宜濃度。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)固相鐵的腐蝕產(chǎn)物（ICPs）與

5、檸檬酸和草酸分別組成的光助ICPs/Cit和光助ICPs/Oxa體系也可以使Cr(VI)和橙黃Ⅱ同時(shí)還原和脫色，并且后者效率更高。這揭示了ICPs在環(huán)境治理中的一個(gè)潛在的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于零價(jià)鐵(Fe0)–有機(jī)酸體系而言，必要的光輻射是Fe0/Oxa體系中Cr(VI)和橙黃Ⅱ同時(shí)還原和脫色的一個(gè)極為重要的條件，在太陽光照射下的Fe0/Oxa體系就可以使Cr(VI)和橙黃Ⅱ同時(shí)有效還原和脫色（在給定實(shí)驗(yàn)條件下，反應(yīng)60min后，Cr(VI)的

6、還原率和橙黃Ⅱ的脫色率分別達(dá)到46％和85%。）。但在太陽光照射的基礎(chǔ)上再額外增加光照射反而對(duì)此光助 Fe0/Oxa體系的還原和脫色活性產(chǎn)生不利影響（在其它實(shí)驗(yàn)條件相同的情況下，反應(yīng)60min后，Cr(VI)的還原率和橙黃Ⅱ的脫色率分別變?yōu)閮H為2%和71%。）。對(duì)Fe0/Oxa體系而言，適當(dāng)降低Fe0的投加量可以獲得更高的Cr(VI)還原率和橙黃Ⅱ的脫色率。在太陽光照射下的Fe0/Tar體系也能使Cr(VI)和橙黃Ⅱ同時(shí)有效還原和脫色。

7、在太陽光照射的基礎(chǔ)上再額外增加光照射對(duì)此光助Fe0/Tar體系中橙黃Ⅱ的脫色有利，但對(duì)Cr(VI)的還原不利。比較Fe0/Oxa和Fe0/Tar兩體系中Cr(VI)的還原率和橙黃Ⅱ的脫色率可知，F(xiàn)e0/Tar體系更有利于其中 Cr(VI)的還原，而不利于橙黃Ⅱ的脫色；Fe0/Oxa體系則更有利于橙黃Ⅱ的脫色，而不利于Cr(VI)的還原。另外，F(xiàn)e0/Tar體系中Cr(VI)的還原和橙黃Ⅱ的脫色與Fe0投加量的關(guān)系不同于Fe0/Oxa體系

8、。Fe0/Tar體系中Cr(VI)的還原和橙黃Ⅱ的脫色還與酒石酸的濃度及溶液的pH值有關(guān)。在所研究的范圍內(nèi)，酒石酸濃度為1.2mmol/L和溶液pH為3.0是適宜的條件?？疾炝髓F(III)–有機(jī)酸和零價(jià)鐵(Fe0)–有機(jī)酸兩種體系中 Cr(VI)和另一種有機(jī)染料亞甲基藍(lán)的同時(shí)還原和脫色。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光助Fe3+/Cit體系也能使其脫色和共存Cr(VI)同時(shí)還原，并且pH值對(duì)亞甲基藍(lán)脫色率的的影響與對(duì)橙黃Ⅱ的影響基本相同。對(duì)零價(jià)鐵–有機(jī)酸體