实验十八　含铬废液的处理及Cr6+的测定

【实验目的】

（1）学习氧化还原反应和中和沉淀处理含铬废水的处理方法。

（2）掌握用二苯碳酰二肼光度法测定水中六价铬的方法。

（3）进一步熟练分光光度计和吸量管的使用方法。

【实验原理】

铬是一种银白色的坚硬金属。主要以金属铬、三价铬和六价铬三种形式出现。所有铬的化合物都有毒性，其中六价铬毒性最大。研究表明，六价铬的毒性比三价铬的毒性高100倍，六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致过敏，更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对土壤、农作物、水生生物均有危害。

目前处理含铬废水的方法主要有还原-沉淀法、电解法沉淀过滤、钡盐沉淀法、铁氧体法、阴离子交换树脂法、生物法、膜分离法、黄原酸酯法等。其中，还原-沉淀法是目前应用较为广泛的处理高浓度含铬废液的方法。基本原理是：在酸性条件下向含铬废液中加入适量还原剂，将六价铬还原成Cr3+，再加入生石灰或NaOH，使Cr3+生成Cr（OH）3沉淀，达到降低溶液中铬离子浓度的目的。可作为还原剂的物质有SO2、FeSO4、Na2SO3、NaHSO3、Fe等。

本实验采用还原-沉淀法。反应式如下：

Cr3++3OH-Cr（OH）3（s）　　（2）

Fe3++3OH-Fe（OH）3（s）　　（3）

沉淀分离后，将Cr（OH）3沉淀回收后用于循环制备重铬酸钾。溶液用二苯碳酰二肼（DPCI）光度法测定六价铬含量。在酸性介质中Cr6+与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物。溶液的吸光度与Cr6+含量成正比。该化合物最大吸收波长A为540nm，摩尔吸光系数e为2.6×104～4.17×104L·mol-1·cm-1。本方法适用于地表水和工业废液中六价铬含量的测定。

【实验仪器与试剂】

仪器：50mL容量瓶，移液管（1mL、5mL、10mL），分光光度计。

试剂：NaHSO3，20％NaOH，3mol·L-1H2SO4，Cr6+废液，1.0mg·L-1Cr6+标准溶液，2g·L-1二苯碳酰二肼的丙酮溶液。

【实验步骤】

1.绘制标准曲线

取7个50mL容量瓶，编号，用移液管准确移取0.00mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL Cr6+标准溶液于容量瓶中，用水稀释至约30mL，加入2.00mL3mol·L-1H2SO4和2.00mL二苯碳酰二肼溶液，定容，摇匀。放置5min后，以试剂空白为参比，用1cm比色皿，于540nm波长处测定吸光度填入表2-20，绘制标准曲线。

2.含铬废液中Cr6+含量的测定

测定样品中Cr6+含量。用移液管准确移取2.00mL含Cr6+废液于50mL容量瓶中，按上述方法测其吸光度，从工作曲线上查出废液中c1。

3.处理含铬废液

取50mL含铬废液，用3mol·L-1H2SO4溶液调节废液pH≤3.0，加入2g的NaHSO3，搅拌并适当加热，使反应充分。用20％NaOH溶液调节pH值在8～9范围内，搅拌反应20min，静置，将形成的沉淀充分沉降后过滤。将滤纸上的固体用少量水全部冲洗到回收瓶中，弃去滤纸。将滤液用3mol·L-1H2SO4调至近中性，加热煮沸，稍冷后加一小匙活性炭，煮沸1min，冷却、过滤，得处理液。

4.测定处理后溶液中Cr6+含量

用移液管准确移取10mL处理液于50mL容量瓶中，按1所述方法测其吸光度A，从工作曲线上查出废液中c2。

【数据记录与处理】

①根据不同浓度铬标准溶液的吸光度值绘制标准曲线。

②分别测定样品和处理后样品的吸光度A，从工作曲线上查出对应的c1、c2。

式中，V为所取含铬废液试样的体积。

【思考题】

进行金属离子沉淀时，如果pH值过高或过低，对处理效果有什么影响？

【注意事项】

实验废液和回收沉淀必须倒入指定回收容器中，不能随意倾倒。