施氏礦物對Na2S還原Cr(Ⅵ)的催化作用研究.pdf

1、重金屬元素鉻(Cr)在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，但同時Cr(Ⅵ)對人和動植物具有嚴(yán)重的危害，因此，如何控制和減少Cr(Ⅵ)對環(huán)境的污染，受到環(huán)境化學(xué)研究者們的普遍關(guān)注。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(Ⅵ)有強(qiáng)氧化性，在環(huán)境中的溶解性、遷移性大，具有高毒性;而Cr(Ⅲ)卻具有遷移性小和低毒性的特性。所以，多數(shù)情況下對Cr(Ⅵ)的治理采用化學(xué)還原法，即將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)。施氏礦物是廣泛存在于礦山酸性廢水中的一

2、種次生礦物，其表面所含有的Fe(Ⅲ)能被S(-Ⅱ)有效的還原為Fe(Ⅱ)，而Fe(Ⅱ)又很容易將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，同時Fe(Ⅱ)自身又變?yōu)镕e(Ⅲ)，從而形成了Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循環(huán)，有效的催化硫化物還原Cr(Ⅵ)。本文主要研究施氏礦物對硫化鈉還原Cr(Ⅵ)的催化作用的反應(yīng)機(jī)理及主要影響因素。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.在避光和除氧封閉條件下，施氏礦物對Cr(Ⅵ)具有很強(qiáng)的吸附作用，而NaH2PO4緩沖溶液能夠有

3、效的抑制施氏礦物對Cr(Ⅵ)的吸附;反應(yīng)溫度對施氏礦物吸附Cr(Ⅵ)的影響較小。
　　 2.在避光和除氧封閉條件下，通過批式實驗研究了不同體系中Cr(Ⅵ)的還原;研究了溫度、pH、反應(yīng)物初始濃度和施氏礦物質(zhì)量濃度四個因素對施氏礦物催化硫化鈉還原Cr(Ⅵ)的影響，并對其作用機(jī)理進(jìn)行了初步探討;以及研究了施氏礦物中有效組成對Cr(Ⅵ)還原的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明:在硫化物和施氏礦物共同存在的體系中，Cr(Ⅵ)能被更快速、更有效地還原，而單獨

4、硫化物還原Cr(Ⅵ)的速率則要慢得多。溫度、pH、反應(yīng)物初始濃度和施氏礦物質(zhì)量濃度對施氏礦物催化硫化物還原Cr(Ⅵ)的反應(yīng)有顯著影響。這是由于pH值影響體系內(nèi)形態(tài)分布而使其對Cr(Ⅵ)的還原有很大的影響，溶液pH越低Cr(Ⅵ)還原速率越快。施氏礦物質(zhì)量濃度升高也有利于Cr(Ⅵ)的還原。當(dāng)硫化鈉初始濃度過量時， Cr(Ⅵ)的還原速率隨Cr(Ⅵ)初始濃度的增加而加快。而當(dāng)Cr(Ⅵ)初始濃度一定時，Cr(Ⅵ)的還原反應(yīng)速率隨著硫化鈉初始濃度的

5、增加而顯著提高。但是，在反應(yīng)體系中加入鄰菲羅啉和NaF后，由于和體系中的Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)生成了穩(wěn)定的配位化合物，從而顯著的降低了反應(yīng)速率。在本研究中可能存在如下的反應(yīng)機(jī)理:施氏礦物表面所含有的Fe(Ⅲ)能被S(-Ⅱ)還原為Fe(Ⅱ)，F(xiàn)e(Ⅱ)再與Cr(Ⅵ)反應(yīng)，將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，同時Fe(Ⅱ)又被硫化物還原為Fe(Ⅲ)，從而形成了Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的循環(huán)催化體系。有研究表明，在相同條件下，F(xiàn)e(Ⅱ)與Cr(Ⅵ)的