水體中的六價(jià)鉻[Cr(Ⅵ)]對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康威脅很大。工業(yè)廢水中[Cr(Ⅵ)]常用還原沉淀法、微生物法等進(jìn)行處理。
(1)“還原沉淀法”常用Na
2SO
3、FeSO
4等處理Cr(Ⅵ)得到Cr(Ⅲ)。
已知溶液中含Cr(Ⅵ)的微粒(H
2CrO
4、Cr
2和
)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的關(guān)系如圖1所示。
①某含Cr(Ⅵ)廢水的pH約為8,寫出用Na
2SO
3處理該廢水的主要離子方程式:
3
+2
+5H
2O=2Cr(OH)
3↓+3
+4OH
-3
+2
+5H
2O=2Cr(OH)
3↓+3
+4OH
-。[已知pH=3時(shí),Cr(Ⅲ)以Cr
3+形式存在,pH=7.5時(shí),Cr(Ⅲ)開始沉淀]。
②其他條件相同,用Na
2SO
3處理不同pH含Cr(Ⅵ) 的廢水,反應(yīng)相同時(shí)間,Cr(Ⅵ)的去除率與pH的關(guān)系如圖2所示。已知酸性條件下Cr(Ⅵ)對(duì)Na
2SO
3具有很強(qiáng)的氧化能力,pH<2時(shí),Cr(Ⅵ)的去除率隨pH降低而降低的原因是
部分
與H
+結(jié)合轉(zhuǎn)化為SO
2逸出,使得與Cr(Ⅵ)反應(yīng)的
的物質(zhì)的量濃度減小,反應(yīng)速率減慢
部分
與H
+結(jié)合轉(zhuǎn)化為SO
2逸出,使得與Cr(Ⅵ)反應(yīng)的
的物質(zhì)的量濃度減小,反應(yīng)速率減慢
。
③研究發(fā)現(xiàn),用FeSO
4處理pH=3的含Cr(Ⅵ)廢水,Cr(Ⅵ)的去除率大于其被FeSO
4還原的理論值。Cr(Ⅵ)的去除率大于理論值的原因是
Fe2+被Cr(Ⅵ)氧化為Fe3+,pH=3下Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體吸附了部分Cr( VI)
Fe2+被Cr(Ⅵ)氧化為Fe3+,pH=3下Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體吸附了部分Cr( VI)
。
(2)“微生物法”處理含Cr(Ⅵ)廢水具有效率高、選擇性強(qiáng)、吸附容量大等優(yōu)點(diǎn)。一種微生物法是用硫酸鹽還原菌(SRB)處理含Cr(Ⅵ)廢水。
①硫酸鹽還原菌能將水中的
轉(zhuǎn)化為S
2-,S
2-與
可反應(yīng)生成Cr
2S
3和S兩種沉淀。寫出S
2-與
反應(yīng)的離子方程式:
6S
2-+2
+8H
2O=Cr
2S
3↓+3S↓+16OH
-6S
2-+2
+8H
2O=Cr
2S
3↓+3S↓+16OH
-。
②用硫酸鹽還原菌(SRB)處理含鉻廢水時(shí),溫度??刂圃?0℃左右,溫度過高,Cr(Ⅵ)的去除率低的原因是
溫度過高,硫酸鹽還原菌發(fā)生變性,失去活性
溫度過高,硫酸鹽還原菌發(fā)生變性,失去活性
。
③硫酸鹽還原菌(SRB)常存在于水體中,會(huì)腐蝕許多金屬及合金。一種Fe合金在硫酸鹽還原菌存在條件下腐蝕的機(jī)理如圖3所示。已知溶液中的S
2-會(huì)完全轉(zhuǎn)化為FeS,則Fe腐蝕后生成Fe(OH)
2和FeS的物質(zhì)的量之比為
3:1
3:1
。