Cu-Y二元金属氧化物的合成及其对Cr(VI)的去除效果研究

摘要：铬是一种重要的工业原料，但铬是具有可变氧化数的重金属污染元素，主要以 Cr(III)和 Cr(VI)两种形态存在于自然环境中，但 Cr(VI)的毒性比 Cr(III)要高 100 倍。因此，如何降低 Cr(VI)的毒性、减少铬的污染，成为人们关注的焦点。本文采用共沉淀法制备了 Cu-Y 二元金属氧化物，并通过采用控制变量法，在模拟日光照下，研究体系初始 pH（3~10）、反应温度（15~35℃）、铜钇比例（1:2、1:1、2:1）、Cu-Y 二元金属氧化物用量（0.2~0.3 g/L）、Cr(VI)初始浓度用量（10~30 mg/L）等因素对 Cr(VI)去除效果的影响。结果表明，在模拟光照条件下，铜钇比例为 1:1 的 Cu-Y 二元金属氧化物对 Cr(VI)的去除效果最好。在体系初始 pH=5，温度为 25℃，Cu-Y 二元金属氧化物用量为 0.25 g/L，Cr(VI)浓度为 20 mg/L 时，35 min 内 Cr(VI)基本去除完全，其中吸附占 40%，还原占 60%。说明在Cr(VI)体系中加入 Cu-Y 二元金属氧化物，能同时吸附、还原 Cr(VI)，可大大降低铬的毒性，减少铬对环境的污染。37280
毕业论文关键词：Cu-Y 二元金属氧化物；合成；Cr(VI)；去除
Synthesis of Cu-Y binary metallic oxides and its effect on the removalefficiency of Cr(VI)
Abstract: Chromium is an important raw material in industry, but chromium is a heavy metal pollutionelement with variable oxidation numbers. Chromium mainly exists in the natural environment as two formsof Cr(III) and Cr(VI). However, the toxicity of Cr(VI) is 100 times higher than Cr(III). Therefore, peoplehave focused on decreasing the toxicity of Cr(VI) and minimizing the pollution of chromium. In this paper,the materials of Cu-Y binary metal oxides were synthesized using co-precipitation, and the effects of initialpH (3~10), reaction temperature (15~35C), the ratio of copper and yttrium (1:2, 1:1, 2:1), the dosage ofCu-Y binary metal oxides (0.2~0.3 g/L) and the concentration of Cr(VI) (10~30 mg/L) on the removal rateof Cr(VI) were investigated by bath experiments under the irradiation of simulated sunlight. The resultsshowed that Cu-Y binary metal oxides with the ratio of Cu:Y to 1:1 had good removal efficiency on Cr(VI)in water. Cr(VI) was completely removed within 35 min at pH 5 and 25ºC, when the dosage of Cu-Y binarymetal oxides was 0.25 g/L and the initial concentration of Cr(VI)) was 20 mg/L. Among the adsorptionratio was 40% and reduction ratio was 60%. By the addition of Cu-Y binary metal oxides into the system ofCr(VI), Cr(VI) was adsorbed and reduced simultaneously, which can significantly decrease the toxicity ofCr(VI) and minimize the pollution of chromium.
Keywords: Cu-Y binary metal oxide; preparation; Cr(VI); removal
目录
摘要1
关键词..1
Abstract 1
Keywords 1
引言1
1 材料与方法2
1.1 化学试剂与仪器2
1.2 溶液配制2
1.3 实验材料2
1.4 实验步骤3
1.5 分析方法3
1.5.1 Cr(VI)的测定方法.3
1.5.2 溶液 pH值的测定方法..4
1.5.3 总 Cu 的测定方法.4
1.5.4 Cu(I)的测定方法 4
2 结果与讨论4
2.1 铜钇比例对 Cr(VI)去除的影响4
2.2 光照对 Cr(VI)去除的影响..5
2.3 pH对 Cr(VI)去除的影响..6
2.4 Cu-Y二元金属氧化物用量对 Cr(VI)去除的影响.7
2.5 Cr(VI)初始浓度对 Cr(VI)去除的影响..7
2.6 体系温度对 Cr(VI)去除的影响8
2.7 体系中总 Cu 与 Cu(I)浓度的测定. 9
2.8 Cu-Y二元金属氧化物对 Cr(VI)吸附率的测定..9
3 结论.10
致谢.10
参考文献..10
引言铬是一种重要的工业原料，铬及其化合物越来越多的应用于冶金、油漆、制革、印染、电镀等领域[1]。铬是具有可变氧化数的重金属污染元素，主要以 Cr(III)和 Cr(VI)两种形态存在于自然环境中，这两种形态的铬呈现出完全不同的物理性质和化学性质[2]。Cr(III)有弱还原性，毒性小，并且极易被吸附于土壤矿物表面，从而导致 Cr(III)迁移性小的特点。Cr(VI)有强氧化性，在环境中的溶解性、迁移性大和高毒性。Cr(VI)的毒性比 Cr(III)要高 100 倍[3]。所以，铬的毒性主要针对 Cr(VI)而言。目前，对铬污染的治理方法主要有还原沉淀法、离子交换法、生物法和吸附法。还原沉淀法是目前应用较为广泛的除铬方法，基本原理是在酸性条件下向废水中加入还原剂，将 Cr(VI)还原成 Cr(III)，然后再加入石灰或氢氧化钠，使其在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀，从而去除铬离子。夏涛等[4]曾采用 FeSO4﹒7H2O、NaHSO3、Fe 屑等还原剂处理长沙铬盐场的含铬废水，处理后废水中的 Cr(VI)达到国家排放标准。离子交换法主要通过离子交换剂的活性交换基团与废水中的金属离子之间的交换反应去除金属离子[5]。其优点是处理效果好，废水处理后可回收利用，缺点是整个工艺流程较为复杂，一次性投资大，运行费用高，且易受水体中其他离子的干扰[6]。生物法去除污染物的机理有静电吸附、酶催化转化、络合、絮凝、包藏共沉淀作用等[7]。汪频[8]用硫酸盐还原菌进行了去除铬的试验，研究发现 SRIV 菌耐受 Cr(VI)的最高浓度为10×10-3mol/L，对铬的去除率可达 99.8%。吸附法一般以具有高比表面积、不溶性的固体材料为吸附剂，吸附机制分为物理、化学吸附。据报道可用来吸附去除Cr(VI)的材料有：活性炭、褐煤、榛实壳、斑脱土[9]。吸附法的优点是处理简便、费用低，技术成熟且易操作；而缺点是在吸附时要考虑到共存离子之间的竞争作用，还要注意反应 pH、温度及吸附剂用量[10]。近年来，国内外学者多次报道了对Cu-Y分子筛吸附脱硫[11]、Cu-Y 分子筛吸附噻吩 [12]的研究，通过液相离子交换法制备Cu(I)-Y 分子筛，用于固定床吸附噻吩，Cu(I)-Y 分子筛对模拟汽油有较好的净化度，可以实现噻吩质量分数降至 0，是较为优良的汽油脱硫吸附剂。然而对 Cu-Y二元金属氧化物作为还原剂还原金属离子尚未进行过报道，目前 Cu-Y二元金属氧化物的相关合成方法有液相原位反应法、内氧化法和粉末冶金法等，覃德清[13]等人通过共沉淀法成功合成出了 Co-Y2O3复合粉， Cu-Y二元金属氧化物的合成及其对Cr(VI)的去除效果研究:http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_36010.html