鐵氧法處理含鉻廢水實驗現象

A. 含鉻污水處理的含鉻污水產生的原因

二氧化硫還原法的原理
二氧化硫還原法設備簡單、效果較好，處理後六價鉻含量可達到0.l mg/L 。但二氧化硫是有害氣體，對操作人員有影響，處理池需用通風沒備，另外對設備腐蝕性較大，不能直接回收鉻酸。煙道氣中的二氧化硫處理含鉻(VI)廢水，充分利用資源，以廢治廢，節約了處理成本，但也同樣存在以上的問題。其反應原理為：
3SO2 + Cr2O72- + 2H+ = Cr3+ + 3SO42- + H2O
Cr3+ + 30H- = Cr(OH)3

二氧化硫法處理含鉻廢水的步驟
1) 將硫磺燃燒產生的二氧化硫通入廢水中，與水作用生成亞硫酸,廢水中六價鉻被亞硫酸還原為三價鉻，生成硫酸鉻。
2)用鹼中和廢水，使其pH值為8，使三價鉻以氫氧化鉻的形式沉澱下來;過量的亞硫酸被中和生成亞硫酸鈉，並逐漸被氧化成硫酸鈉。
3) 將廢水送入平流式沉澱池中進行分離，上部澄清水排放，下部沉澱經干化場脫水，泥餅的主要成分為氫氧化鉻，此外還含有少量其他金屬氫氧化物。用二氧化硫作還原劑,處理含鉻廢水,除鉻效果好，進水中六價鉻含量為81～430. 08 mg/L時，出水中六價鉻含量均能達到排放標准。該工藝基本上實現了二氧化硫的閉路循環，排放尾氣中二氧化硫的含量小於15mg/L。該工藝設備簡單、操作方便、性能穩定、一次投資省、佔地面積小、容易上馬，處理費用低、技術經濟等條件約束小。所以一般小型的企業(如鄉鎮企業)可以採用二氧化硫法處理含鉻廢水。 鐵氧體法實際上是硫酸亞鐵法的發展，向含鉻廢水中投加廢鐵粉或硫酸亞鐵時，Cr6+ 可被還原成Cr3+。再加熱、加鹼、通過空氣攪拌，便成為鐵氧體的組成部分，Cr3+轉化成類似尖晶石結構的鐵氧體晶體而沉澱。鐵氧體是指具有鐵離子、氧離子及其他金屬離子所組成的氧化物。其具體反應為：
Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
Fe2+ + Fe3+ + Cr3+ + O2 = Fe3+[Fe2+ Crx3+ Fe2+1-x]O4
鐵氧體法不僅具有還原法的一般優點，還有其特點，即鉻污泥可製作磁體和半導體，這樣不但使鉻得以回收利用，又減少了二次污染的發生，出水水質好，能達到排放標准。但是，鐵氧體法也有試劑投量大，能耗較高，不能單獨回收有用金屬，處理成本較高的缺點。 利用溶解積原理，向含鉻廢水中投加溶度積比鉻酸鋇大的鋇鹽或鋇的易溶化合物，使鉻酸根與鋇離子形成溶度積很小的鉻酸鋇沉澱而將鉻酸根除去。廢水中殘余Ba2+再通過石膏過濾，形成硫酸鋇沉澱，再利用微孔過濾器分離沉澱物[9]。反應式是：
BaCO3 + H2CrO4→ BaCrO4+ CO2 + H2O
Ba2+ +CaSO4 → BaSO4 + Ca2+
鋇鹽法優點是工藝簡單，效果好，處理後的水可用於電鍍車間水洗工序，還可回收鉻酸，復生BaCO3；其缺點是過濾用的微孔塑料管加工比較復雜，容易阻塞，清洗不便，處理工藝流程較為復雜。 電解還原法是鐵陽極在直流電作用下，不斷溶解產生亞鐵離子，在酸性條件下，將Cr6+還原為Cr3+。
用電解法處理含鉻廢水，優點是效果穩定可靠，操作管理簡單，設備佔地面積小，廢水中的重金屬離子也能通過電解有所降低。缺點是耗電量較大，消耗鋼板，運行費用較高，沉渣綜合利用等問題有待進一步解決。 離子交換法是藉助於離子交換劑上的離子和水中的離子進行交換反應除去水中有害離子。目前在水處理中廣泛使用的是離子交換樹脂。對含鉻廢水先調pH值，沉澱一部分Cr3+後再行處理。將廢水通過H型陽離子交換樹脂層，使廢水中的陽離子交換成H+而變成相應的酸，然後再通過OH型陰離子交換成OH-，與留下的H+結合生成水。吸附飽和後的離子交換樹脂，用NaOH進行再生。
離子交換法的優點是處理效果好，廢水可回用，並可回收鉻酸。尤其適用於處理污染物濃度低、水量小、出水要求高的廢水。缺點是工藝較為復雜，且使用的樹脂不同，工藝也不同；一次投資較大，佔地面積大，運行費用高，材料成本高，因此對於水量很大的工業廢水，該法在經濟上不適用。

B. 鐵氧體處理含鉻廢水為什麼要加過氧化氫

其實是起到氧化金屬離子的作用。
加入少量的H2O2使部分Fe2+氧化為版Fe3+，當二權者的氫氧化物的比例為1:2左右時，可生
成組成類似於Fe3O4·xH2O的磁性氧化物（鐵氧體），其組成可寫成Fe2+·Fe3+「Fe3O4」·xH2O，其中部分Fe3+可以被Cr3+取代，使Cr3+成為鐵氧體的組分而沉澱出來，反應原理可表示為： Fe3++ Fe2+ +Cr3+ +OH- →Fe2+· Fe3+「Fe（1-y）3+Cry3+O4」·xH2O(s)

C. 含鉻廢水主要含Cr2O72-，目前處理方法有沉澱法、鐵氧體法、電解法等．一種改進的鐵氧體法（GT-鐵氧體法）

（1）²⁺具有還原性，可與Cr₂O₇^2-+發生氧化還原反應生成Fe³⁺和Cr³⁺，
反應的離子方程式為6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
（2）設廢水中含Cr₂O₇^2-為cmol，進入還原塔（鐵屑）的廢水約為總廢水量為x，則進入反應塔的Cr₂O₇^2-為xc，未進入的Cr₂O₇^2-為c-xc，鐵與鉻的物質的量之比為20：1，所以氯化鐵的物質的量為40c，進入反應塔的氯化鐵為40xc，未進入的為40（c-xc），
在反應塔中發生反應：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
40xc 60xc
6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-～6Fe³⁺
6c c 6c
保證反應池中加鹼前Fe³⁺與Fe²⁺的比值為2：1，得出

40(c?xc)+6c

60xc?6c

＝

2

1

x=0.375；故選c；
（3）從（2）可看出，要保證最佳處理效果，需確定加入FeCl₃的量及進入還原塔的廢水與總廢水量的比值；
故答案為：確定加入FeCl₃的量，及進入還原塔的廢水與總廢水量的比值；
（4）根據廢液中鉻殘留量與pH的關系如圖2進行可知，鉻殘量在pH大於8，隨pH增大而增大，小於7，隨pH減小而增大，在7-8之間最小；
故答案為：7.7；
（5）Fe為陽極，則陽極反應為Fe-2e^-=Fe²⁺，溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣，則陰極反應為2H⁺+2e^-=H₂ ↑，生成的亞鐵離子與Cr₂O₇^2-發生氧化還原反應被還原為Cr³⁺，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺．

D. 工業含鉻廢水的處理方法 工業含鉻廢水如何處理

1、硫酸亞鐵還原法

我們可以使用硫酸亞鐵還原法來處理含鉻廢水，葯劑配製方便，成巧脊卜本較低，硫酸亞鐵中主要是亞鐵離子還原六價鉻，還原後廢水中含有Cr3+和Fe3，沉澱後所得污泥是鉻與鐵氫氧化物的混合污泥，但是此方法產生的污泥量大，沒有回收價值。

2、電解法

電解法可以使廢水中孝穗的鉻通過電解過程在陰陽極發生氧化還原反應，使有野告害物質轉化為無害物質。電解法除鉻是用鐵來做陰陽極，在酸性條件下，亞鐵離子將六價鉻離子還原成三價鉻離子，陰極產生氫氣，達到廢水凈化的目的。電解法佔地面積小，方便控制管理，唯一不足就是鐵板消耗量較多，污泥利用價值低。

3、離子交換法

離子交換法來處理含鉻廢水主要是利用離子交換樹脂來對廢水中的六價鉻進行選擇性吸附，六價鉻和水分離，再使用試劑將六價鉻洗脫襲來，進行凈化。此方法投資費用大，操作管理負責，一般我們都不使用此方法。

E. 含鉻廢液的處理

含鉻廢液的處理方法如下：
1、電解法。電解還原處理含鉻廢水是利用鐵板作陽極，在電解過程中鐵溶解生成亞鐵離子，在酸性條件下，亞鐵離子將六價鉻離子還原成三價鉻離子。同時由於陰極上析出氫氣，使廢水pH逐漸上升，最後呈中性，此時Cr3+、Fe3+都以氫氧化物沉澱析出，達到廢水凈化的目的。
2、硫酸亞鐵還原法。硫酸亞鐵還原法處理含鉻廢水是一種成熟的較老的處理方法。由於葯劑來源容易，若使用鋼鐵酸洗廢液的硫酸亞鐵時，成本較低，除鉻效果也很好。硫酸亞鐵中主要是亞鐵離子起還原作用，在酸性條件下（pH=2～3），用硫酸亞鐵還原六價鉻，最終廢水中同時含有Cr3+和Fe3+，所以中和沉澱時Cr3+和Fe3+一起沉澱，所得到的污泥是鉻與鐵氫氧化物的混合污泥，產生的污泥量大，且沒有回收價值，這是本法的最大缺點。

F. 怎樣用鐵電極電解法除去酸性廢水中的六價鉻

以鐵電極作為陽極，惰性電極作陰極，進行電解
鐵作陽極被氧化為Fe2+,Fe2+能被酸性廢水中的六價鉻氧化為Fe3+，消耗了六價鉻

G. 鐵氧體法處理含重金屬廢水的原理是什麼

鐵氧體法，在國外，自70年代起已有較多報道，工藝過程是在含砷廢水中加入一定數量的硫酸亞鐵，然後加鹼調pH至8.5-9.0，反應溫度60-70℃，鼓風氧化20-30分鍾，可生成咖啡色的磁性鐵氧體渣[5]。Nakazawa
Hiroshi
等研究指出[6]，在熱的含砷廢水中加鐵鹽（FeSO4或Fe2(SO4)3）,在一定pH下，恆溫加熱1
h。用這種沉澱法比普通沉澱法效果更好。特別是利用磁鐵礦中Fe3+鹽處理廢水中As(III)、As(V)，在溫度90℃，不僅效果很好，而且所需要的Fe3+濃度也降到小於0.05mg/L。趙宗升曾[7]從化學熱力學和鐵砷沉澱物的紅外光譜兩個方面探討了氧化鐵砷體系沉澱除砷的機理，發現在低pH值條件下，廢水中的砷酸根離子與鐵離子形成溶解積很小的FeAsO4，並與過量的鐵離子形成的FeOOH羥基氧化鐵生成吸附沉澱物，使砷得到去除。
馬偉等報道[8]，採用硫化法與磁場協同處理含砷廢水，提高了硫化渣的絮凝沉降速度和過濾速度，並提高了硫化劑的利用率。研究發現經磁場處理後，溶液的電導率增加，電勢降低，磁化處理使水的結構發生了變化，改變了水的滲透效果。國外曾[9]有人提出在高度厭氧的條件下，在硫化物沉澱劑的作用下生成難溶、穩定的硫化砷，從而除去砷。
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H. 鐵氧體（Fe3O4）法是處理含鉻廢水的常用方法，其原理是用FeSO4把廢水中的Cr2O27還原為Cr3+，並通過調節

由題目信息可知，Cr₂O₇^2-中Cr元素由+6價還原為+3價，FeS0₄中Fe元素被內氧化為+3價，且Fe元素部分化合價為變化容，根據電子轉移守恆計算有3x=2-x，解得x=0.5；
處理1molCr₂O₇^2-，根據電子轉移守恆可知，被氧化為+3價的Fe元素物質的量為

1mol×2×(6?3)

3?2

=6mol，復合氧化物中+2的Fe元素與+3價Fe元素的物質的量之比為1：（2-x）=1：（2-0.5）=1：1.5，故算復合氧化物中+2的Fe元素物質的量為

6mol

1.5

=4mol，根據Fe元素守恆可知FeS0₄?7H₂O物質的量為6mol+4mol=10mol，
故選D．