黃鐵礦和鐵粉對Cr（Ⅵ）的還原作用及其影響因素研究.pdf

1、重金屬元素鉻(Cr)一方面在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用，如在電鍍、顏料、油漆、合金、印染、等方面；另一方面它對人和動(dòng)植物具有嚴(yán)重的危害。因此，如何控制和減少工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的含鉻廢水對環(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(jià)鉻和三價(jià)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)具有遷移性小和低毒性。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C

2、r(Ⅲ)。本文主要研究水溶液中FeS<,2>和鐵粉還原Cr(Ⅵ)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其影響因素。 本論文共分為二部分： 第一部分：在恒溫和除氧封閉條件下，通過批式試驗(yàn)研究了水溶液中Cr(Ⅵ)與FeS<,2>的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其影響因素。結(jié)果表明，隨著溫度，酸度和黃鐵礦密度的增加，黃鐵礦對Cr(Ⅵ)的去除速率顯著提高。黃鐵礦組成中Fe(Ⅱ)和S<,2>(-Ⅱ)均能有效地還原Cr(Ⅵ)。黃鐵礦在酸性溶液中溶解速率相對較快，并易達(dá)到

3、溶解平衡。然而，部分由于反應(yīng)產(chǎn)物形成的難溶物吸附沉積在表面，導(dǎo)致剩余黃鐵礦表面Fe(Ⅱ)的溶解速率要緩慢地多。 第二部分：恒溫和除氧封閉條件下，研究了Fe粉對Cr(Ⅵ)的還原作用及溶液pH、EDTA和NaF對該反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，溶液酸度對鐵粉還原Cr(Ⅵ)有顯著影響，pH≤4.0時(shí)，鐵粉與Cr(Ⅵ)間的氧化還原反應(yīng)進(jìn)行迅速；pH>5.0時(shí)反應(yīng)剛開始階段Cr(Ⅵ)濃度下降迅速，隨后Cr(Ⅵ)的還原速率十分緩慢。EDTA能顯著

4、提高鐵粉對Cr(Ⅵ)的去除速率，0.40-4.0mmolL·<'-1>EDTA對鐵粉還原Cr(Ⅵ)均有優(yōu)良的催化作用。EDTA存在時(shí)溶液pH同樣對鐵粉還原Cr(Ⅵ)有明顯的影響，pH≤5.0時(shí)，反應(yīng)速率非常迅速；pH=6.0時(shí)其反應(yīng)速率相對緩慢。NaF的加入，同樣導(dǎo)致鐵粉對Cr(Ⅵ)還原反應(yīng)速率的顯著增加。隨著NaF濃度的提高，鐵粉對Cr(Ⅵ)還原速率增加。與EDTA相同，NaF不僅導(dǎo)致鐵粉對Cr(Ⅵ)的還原速率增加，同時(shí)還使鐵粉達(dá)到有

5、效還原Cr(Ⅵ)所需的pH從4.0提高5.0。配合劑EDTA與NaF對鐵粉還原Cr(Ⅵ)催化作用可能來自于對這兩種配合劑能有效地與反應(yīng)產(chǎn)物Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)形成穩(wěn)定的配合離子，使產(chǎn)物不易水解產(chǎn)生難溶性氫氧化物沉積在鐵粉表面，從而使鐵粉更易持續(xù)溶解釋放出Fe(Ⅱ)和鐵粉直接與Cr(Ⅵ)接觸，加速率氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。另一方面，由于產(chǎn)物形成配合離子后，從平衡移動(dòng)的角度理解，反應(yīng)更易向生成Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的方向進(jìn)行。與EDTA和Na