① 鐵氧磁體法處理含Cr2O 27的廢水的原理如下:向含Cr2O 27的酸性廢水中加入FeSO47H2O,將Cr2O 27還原為
根據鉻原子守恆得,1molCr2O72-完全反應後生成
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2(1+x) |
2?x |
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② 工業上為了處理含有Cr2O72-的酸性工業廢水,採用下面的處理方法:往工業廢水中加入適量的NaCl,以Fe為電
(1)Fe為電極進行電解時,陽極是活潑電極,則電極本身發生失電子的氧化反應回,即Fe-2e-═Fe2+,陰極上氫離子得答電子發生還原反應,即2H++2e-═H2↑,故答案為:Fe-2e-═Fe2+;2H++2e-═H2↑;
(2)Cr2O72-具有強氧化性,可以將亞鐵離子氧化為鐵離子,自身被還原為2Cr3+,反應的實質是:6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O,
故答案為:6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O;
(3)陰極反應消耗H+,溶液中的氧化還原反應也消耗H+,導致溶液中氫離子濃度降低,從而使溶液pH升高,
故答案為:陰極反應消耗H+,溶液中的氧化還原反應也消耗H+,使溶液pH升高;
(4)若用石墨做電極,則無法產生還原劑Fe2+,從而使Cr2O72-無法還原為Cr3+變成沉澱除去,所以不能用石墨作電極,故答案為:不能.
③ 電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有(Cr2O7)2-)時,以鐵板作陰`陽級,處理過程中存在反應
首先這是個關於電復解池制的題目,電解池的陰陽極分別是鐵,活潑的陽極會參與反應而且發生氧化反應 所以陽極反應為Fe-2e- ====Fe2+ ,A 正確
Fe2+ 具有強還原性,由於在酸性溶液中 (Cr2O7)2- 具有強氧化性 ,會被氧化成Fe3+ 所以總反應是 (Cr2O7)2-+6Fe2++14H+====2Cr3+=6Fe3++7H2O,
根據反應總方程式 很明顯這個反應要消耗H+ ,所以明顯溶液的PH會增大,所以B不正確 答案為B
最後Cr3+以Cr(OH)3形式除去 ,要出去Cr3+ 必須引入 OH-,同時肯定會生成 Fe(OH)3 所以C正確
整個電解池中失電子的物質是Fe,反應為Fe-2e- ====Fe2+ 每轉移12mol電子的話 則需要反應掉6molFe 則 6Fe-2e- ====6Fe2+ 通過(Cr2O7)2-+6Fe2++14H+====2Cr3+=6Fe3++7H2O這個方程式 我們可以看到 1mol(Cr2O7)2- 可以氧化6Fe2+ 從而可知 D選項是正確的
④ 工業上處理含Cr2O72-(重鉻酸根離子)的酸性廢水,採用以下方法:
(1)兩極發生反應的電極反應式
陽極:Fe - 2e- = Fe2+;
陰極:2H+ + 2e- = H2↑。
(2))寫出Cr2O72-變成Cr3+的離子方程式內:
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
(3) 電解過程中Cr(容OH)3和Fe(OH)3沉澱是如何產生的:
由上述反應可知,Cr2O72-(重鉻酸根離子)在酸性溶液中,將Fe2+離子氧化為Fe3+,自身被還原為Cr3+離子;在電解過程中產生大量OH-離子,OH-離子與Cr3+ ,Fe3+結合形成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉澱
(4)(不能 )(填"能"或"不能")改用石墨電極,原因是:
若改用石墨電極,陽極就不能產生能將Cr2O72-還原到Cr3+的Fe2+。
⑤ 工業上處理含Cr2O72-的酸性工業廢水常用以下方法:①往工業廢水裡加入適量的NaCl,攪拌均勻;②用Fe為電
(1)用Fe為電極進行電解,陽極是活潑電極,則電極本身發生失電子的氧化反應,即Fe-2e-═Fe2+,陰極上是陽離子發生得電子的還原反應,即2H++2e-═H2↑,故答案為:Fe-2e-═Fe2+;2H++2e-═H2↑;
(2)Cr2O72-具有強氧化性,可以將亞鐵離子氧化為鐵離子,自身被還原為2Cr3+,反應的實質是:6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O,
故答案為:Cr2O72-具有強氧化性,可以將亞鐵離子氧化為鐵離子,自身被還原為2Cr3+,;
(3)在電解池的陰極發生反應2H++2e-═H2↑,Cr2O72-與Fe2+反應的過程中,都將消耗大量的H+,使溶液pH上升,促使Fe3+、Cr3+水解並最終轉化為Fe(OH)3、Cr(OH)3沉澱,
故答案為:在陰極反應及Cr2O72-與Fe2+反應的過程中,將消耗大量的H+,使溶液pH上升,促使Fe3+、Cr3+水解並最終轉化為Fe(OH)3、Cr(OH)3沉澱;
(4)若用Cu電極來代替Fe電極,在陽極上銅失去電子得到的陽離子是銅離子,該離子不具有還原性,不能和重鉻酸根之間發生反應,
故答案為:不能;因為陽極產生的Cu2+不能使Cr2O72-還原到低價.
⑥ 電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O72-)時,以...
【答案】B
【答案解析】試題分析:A、鐵為活潑電極,鐵板作陽極時電解過程中電極本內身失電子,電極反容應式為:
Fe-2e-=Fe2+,正確;B、根據題意知,反應過程中溶液中的氫離子濃度減小,溶液pH增大,錯誤;C、根據Cr2O72+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O知,反應過程中消耗了大量H+,使得Cr3+和Fe3+都轉化為氫氧化物沉澱,正確;D、電路中每轉移12 mol電子,有6mol
Fe2+,結合題給反應知最多有1 mol Cr2O72-被還原,正確。
考點:考查電解原理的應用。
⑦ (2014浙江模擬)電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O72-)時,以鐵板作陰、陽極,處理過程中存在反應
A.陽-氧-失,活潑電極失電子,Fe-2e-=Fe2+,故A正確;
B.在陰極,發生還原反應,溶液中的氫離子回得到電子減少,同時生成答氫氧根,故B正確;
C.在陽極發生反應:Cr2O72+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,消耗了大量H+,使得Cr3+和Fe3+都轉化為氫氧化物沉澱,故C正確;
D.電路中每轉移12mol電子,最多有1molCr2O72-被還原,故D錯誤.
故選D.
⑧ 工業上為了處理含Cr2O72-酸性廢水,採用下列處理方法:往工業廢水中加入適量NaCl,以Fe為電極進行電解。
增加溶液的導電性;
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⑨ 化工廢水重金屬是不是一定要預處理再進處理站
含重金屬廢水處理:為使污水中所含的重金屬達到排水某一水體或再次使用的水質要求,對其進行凈化的過程。
目前,重金屬廢水處理的方法大致可以分為三大類:(1)化學法;(2)物理處理法;(3)生物處理法。
化學法
化學法主要包括化學沉澱法和電解法,主要適用於含較高濃度重金屬離子廢水的處理,化學法是目前國內外處理含重金屬廢水的主要方法。
2.1.1化學沉澱法
化學沉澱法的原理是通過化學反應使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶於水的重金屬化合物,通過過濾和分離使沉澱物從水溶液中去除,包括中和沉澱法、硫化物沉澱法、鐵氧體共沉澱法。由於受沉澱劑和環境條件的影響,沉澱法往往出水濃度達不到要求,需作進一步處理,產生的沉澱物必須很好地處理與處置,否則會造成二次污染。
2.1.2電解法
電解法是利用金屬的電化學性質,金屬離子在電解時能夠從相對高濃度的溶液中分離出來,然後加以利用。電解法主要用於電鍍廢水的處理,這種方法的缺點是水中的重金屬離子濃度不能降的很低。所以,電解法不適於處理較低濃度的含重金屬離子的廢水。
2.1.3螯合法[1]
螯合法又稱高分子離子捕集劑法,是指在廢水處理過程中通過投加適量的重金屬捕集劑,利用捕集劑與金屬離子鉛、鎘結合時形成相應的螯合物的原理實現鉛、鎘的去除分離。該反應能在常溫和較大pH范圍(3?11)下發生,同時捕集劑不受共存重金屬離子的影響。因此該方法去除率高,絮凝效果佳,污泥量少且整合物易脫水。
2.1.4納米重金屬水處理技術
納米材料因其比表面積遠超普通材料,故同一種物質將會顯示出不同的物化特型,很多新型的納米材料都不斷地在水處理行業中實驗、實踐。被環保部、科技部、工信部、財政部四部委聯合審批立項為「2011年國家重大科技成果轉化項目」———納米水處理工藝及系列產品,在江西銅業股份有限公司應用取得了歷史性的突破,填補了國內空白。
國內通常採用的重金屬廢水處理方法,包括石灰中和法和硫化法等。這些傳統的處理工藝,雖然可以將廢水中的重金屬去除掉,但是處理效果並不穩定,處理後回收的清水水質仍難以確保穩定達標排放,而且還會產生二次污染。納米重金屬水處理技術不僅能使處理後的出水水質優於國家規定的排放標准且穩定可靠,投資成本和運行成本較低,與水中重金屬離子反應快,吸附、處理容量是普通材料的10倍到1000倍,而且使沉澱的污泥量較傳統工藝降低50%以上,污泥中雜質也少,有利於後續處理和資源回收。有數據顯示,同樣是每日處理300立方米重金屬污水量,傳統工藝每天要產生25噸石灰渣污泥,而採用納米技術後每月只產生25噸納米金屬泥。尤其值得關注的是,這種污泥中的重金屬單位含量提高了30倍。若以銅冶煉廠的廢水處理為例,其回收的納米銅泥品位已達到20%,完全可以作為銅礦資源再生利用。
物理處理法
物理處理法主要包含溶劑萃取分離、離子交換法、膜分離技術及吸附法。
2.2.1溶劑萃取分離
溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法。由於液液接觸,可連續操作,分離效果較好。使用這種方法時,要選擇有較高選擇性的萃取劑,廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在,例如在酸性條件下,與萃取劑發生絡合反應,從水相被萃取到有機相,然後在鹼性條件下被反萃取到水相,使溶劑再生以循環利用。這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優越性,然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大,使這種方法存在一定局限性,應用受到很大的限制。
2.2.2離子交換法
離子交換法是重金屬離子與離子交換劑進行交換,達到去除廢水中重金屬離子的方法。常用的離子交換劑有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、螯合樹脂等。幾年來,國內外學者就離子交換劑的研製開發展開了大量的研究工作。隨著離子交換劑的不斷涌現,在電鍍廢水深度處理、高價金屬鹽類的回收等方面,離子交換法越來越展現出其優勢。離子交換法是一種重要的電鍍廢水治理方法,處理容量大,出水水質好,可回收重金屬資源,對環境無二次污染,但離子交換劑易氧化失效,再生頻繁,操作費用高。
2.2.3膜分離技術
膜分離技術是利用一種特殊的半透膜,在外界壓力的作用下,不改變溶液中化學形態的基礎上,將溶劑和溶質進行分離或濃縮的方法,包括電滲析和隔膜電解。電滲析是在直流電場作用下,利用陰陽離子交換膜對溶液陰陽離子選擇透過性使水溶液中重金屬離子與水分離的一種物理化學過程。隔膜電解是以膜隔開電解裝置的陽極和陰極而進行電解的方法,實際上是把電滲析與電解組合起來的一種方法。上述方法在運行中都遇到了電極極化、結垢和腐蝕等問題。
2.2.4吸附法
吸附法是利用多孔性固態物質吸附去除水中重金屬離子的一種有效方法。吸附法的關鍵技術是吸附劑的選擇,傳統吸附劑是活性炭。還有黏土類吸附劑粉、煤灰吸附劑、生物質基材料和[1] 樹脂基吸附材料。活性炭有很強吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,處理水質很難達到回用要求,價格貴,應用受到限制。近年來,逐漸開發出有吸附能力的多種吸附材料。有相關研究表明,殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑,殼聚糖樹脂交聯後,可重復使用10次,吸附容量沒有明顯降低。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力,處理後廢水中重金屬含量顯著低於污水綜合排放標准。另有文獻報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦物吸附劑,鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對Cr 6+的去除率達到99%,出水中Cr 6+含量低於國家排放標准,具有實際應用前景。
生物處理法
生物處理法是藉助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法,包括生物吸附、生物絮凝、植物修復等方法。
2.3.1生物吸附
生物吸附法是指生物體藉助化學作用吸附金屬離子的方法。藻類和微生物菌體對重金屬有很好的吸附作用,並且具有成本低、選擇性好、吸附量大、濃度適用范圍廣等優點,是一種比較經濟的吸附劑。用生物吸附法從廢水中去除重金屬的研究,美國等國家已初見成效。有研究者預處理假單胞菌的菌膠團後,將其固定在細粒磁鐵礦上來吸附工業廢水中Cu,發現當濃度高至100 mg/L時,除去率可達96%,用酸解吸,可以回收95%銅,預處理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足,例如吸附容量易受環境因素的影響,微生物對重金屬的吸附具有選擇性,而重金屬廢水常含有多種有害重金屬,影響微生物的作用,應用上受限制等,所以還需再進行進一步研究。
2.3.2生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。生物絮凝法的開發雖然不到20年,卻已經發現有17種以上的微生物具有較好的絮凝功能,如黴菌、細菌、放線菌和酵母菌等,並且大多數微生物可以用來處理重金屬。生物絮凝法具有安全無毒、絮凝效率高、絮凝物易於分離等優點,具有廣闊的發展前景。
2.3.3植物修復法
植物修復法是指利用高等植物通過吸收、沉澱、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量, 以達到治理污染、修復環境的目的。植物修復法是利用生態工程治理環境的一種有效方法,它是生物技術處理企業廢水的一種延伸。利用植物處理重金屬,主要有三部分組成:
(1)利用金屬積累植物或超積累植物從廢水中吸取、沉澱
或富集有毒金屬: (2)利用金屬積累植物或超積累植物降
低有毒金屬活性,從而可減少重金屬被淋濾到地下或通過
空氣載體擴散: (3)利用金屬積累植物或超積累植物將土
壤中或水中的重金屬萃取出來,富集並輸送到植物根部可收割部分和植物地上枝條部分。通過收獲或移去已積累和富集了重金屬植物的枝條,降低土壤或水體中的重金屬濃度。在植物修復技術中能利用的植物有藻類植物、草本植物、木本植物等。
藻類凈化重金屬廢水的能力主要表現在對重金屬具有很強的吸附力。褐藻對Au的吸收量達400mg/g,在一定條件下綠藻對Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金屬離子的去除率達80%~90%。浩雲濤等分離篩選獲得了一株高重金屬抗性的橢圓小球藻(Chlorella ellipsoidea),並研究了不同濃度的重金屬銅、鋅、鎳、鎘對該藻生長的影響及其對重金屬離子的吸收富集作用。結果顯示,該藻Zn 和Cd 具有很高的耐受性。對四種重金屬的耐受能力依次為鋅>鎘>鎳>銅。該藻對重金屬具有很好的去除效果,15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+濃度72h處理,去除率分別達到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可見,此藻類可應用於含重金屬廢水的處理。
草本植物凈化重金屬廢水的應用已有很多報道。風眼
蓮(Eichhoria crassipes Somis)是國際上公認和常用的一種治理污染的水生漂浮植物,它具有生長迅速,既能耐低溫、又能耐高溫的特點,能迅速、大量地富集廢水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多種重金屬。張志傑等的研究結果表明,乾重lkg的風眼蓮在7~l0d可吸收鉛3.797g、鎘3.225g。周風帆等的 研究發現風眼蓮對鈷和鋅的吸收率分別高達97%和80%。香蒲(Typhao rientaliS Pres1)也是一種凈化重金屬的優良草本植物,它具有特殊的結構與功能,如葉片成肉質、柵欄組織發達等。香蒲植物長期生長在高濃度重金屬廢水中形成特殊結構以抵抗惡劣環境並能自我調節某些生理活動, 以適應污染毒害。招文銳等研究了寬葉香蒲人工濕地系統處理廣東韶關凡口鉛鋅礦選礦廢水的穩定性。歷時10年的監測結果表明,該系統能有效地凈化鉛鋅礦廢水。未處理的廢水含有高濃度的有害金屬鉛、鋅、鎘經人工濕地後,出水口水質明顯改善,其中鉛、鋅、鎘的凈化率分別達99.0%,97.%和94.9%,且都在國家工業污水的排放標准之下。此外,還有很多草本植物具有凈化作用,如喜蓮子草、水龍、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
採用木本植物來處理污染水體,具有凈化效果好,處理量大,受氣候影響小,不易造成二次污染等優點,越來越受到人們的重視。胡煥斌等試驗結果表明,蘆葦和池杉兩種植物對重金屬鉛和鎘都有較強富集能力,而木本植物池杉比草本植物蘆葦具有更好的凈化效果。周青等研究了5種常綠樹木對鎘污染脅迫的反應,實驗結果表明,在高濃度鎘脅迫下,5種樹木葉片的葉綠素含量、細胞質膜透性、過氧化氫酶活性及鎘富集量等生理生化特性均產生明顯變化,其中,黃楊、海桐,杉木抗鎘污染能力優於香樟和冬青。以木本植物為主體的重金屬廢水處理技術,能切斷有毒有害物質進入人體和家畜的食物鏈,避免了二次污染,可以定向栽培,在治污的同時,還可以美化環境,獲得一定的經濟效益,是一種理想的環境修復方法。