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硫酸厂产生的酸性废水中含有超标的H3AsO3,需处理达标后才能排放。目前含砷废水的处理常用石灰中和PFS、氧化吸附等方法。
(1)石灰中和PFS法,处理过程如下:

含砷废水经氧化后,加入石灰乳,在相同时间内,废水中沉降的固体、砷的去除率与溶液pH的关系如图1所示。H3AsO4水溶液中含砷微粒的物质的量分布分数与pH的关系如图2所示。已知此温度下,Ca(H2AsO42溶于水,Ksp(FeAsO4)=5.7×10-21,Ksp[Ca3(AsO42]=6.8×10-19,Ksp(CaHAsO4)=8.4×10-4

①一级沉降时,当pH=2,废水中开始产生沉淀,该沉淀主要成分的化学式为
CaSO4
CaSO4
。pH调节到8时,开始产生Ca3(AsO42沉淀,原因是
pH增大,促进H2
A
s
O
-
4
电离,使溶液中c(
A
s
O
3
-
4
)增大,pH调节到8时,Qc=c3(Ca2+)•c2
A
s
O
3
-
4
)>Ksp[Ca3(AsO42],产生Ca3(AsO42沉淀
pH增大,促进H2
A
s
O
-
4
电离,使溶液中c(
A
s
O
3
-
4
)增大,pH调节到8时,Qc=c3(Ca2+)•c2
A
s
O
3
-
4
)>Ksp[Ca3(AsO42],产生Ca3(AsO42沉淀

②二级沉降中,保持溶液pH在8~10之间,加入PFS(聚合硫酸铁)形成的Fe(OH)3胶体粒子与含砷微粒反应可提高砷的去除率,其主要反应的离子方程式为
Fe(OH)3+H2
A
s
O
-
4
═FeAsO4+2OH-+H2O
Fe(OH)3+H2
A
s
O
-
4
═FeAsO4+2OH-+H2O

(2)氧化吸附法,新生态MnO2悬浊液具有较强的氧化性,能将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),也具有较强的吸附性,已知常温下,pH>7.1时,吸附剂表面带负电,pH越大,吸附剂表面带的负电荷越多;pH<7.1时,吸附剂表面带正电,pH越小,吸附剂表面带的正电荷越多。pH不同时,新生态MnO2悬浊液对砷去除率如图3所示。

①加入新生态MnO2悬浊液使废水中H3AsO3转化为H3AsO4,反应的离子方程式为
H3AsO3+MnO2+2H+═H3AsO4+Mn2++H2O
H3AsO3+MnO2+2H+═H3AsO4+Mn2++H2O

②当溶液pH介于7~9,吸附剂对五价砷的平衡吸附量随pH的升高而下降,试分析其原因:
pH=7~9,随pH升高,H2
A
s
O
-
4
转变为
HA
s
O
2
-
4
,吸附剂表面所带负电荷增多,静电斥力增加,吸附量下降
pH=7~9,随pH升高,H2
A
s
O
-
4
转变为
HA
s
O
2
-
4
,吸附剂表面所带负电荷增多,静电斥力增加,吸附量下降

【答案】CaSO4;pH增大,促进H2
A
s
O
-
4
电离,使溶液中c(
A
s
O
3
-
4
)增大,pH调节到8时,Qc=c3(Ca2+)•c2
A
s
O
3
-
4
)>Ksp[Ca3(AsO42],产生Ca3(AsO42沉淀;Fe(OH)3+H2
A
s
O
-
4
═FeAsO4+2OH-+H2O;H3AsO3+MnO2+2H+═H3AsO4+Mn2++H2O;pH=7~9,随pH升高,H2
A
s
O
-
4
转变为
HA
s
O
2
-
4
,吸附剂表面所带负电荷增多,静电斥力增加,吸附量下降
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:44引用:2难度:0.5
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  • 3.工业上常用微生物法、吸收法、电解法、还原法等消除硫、氮等引起的污染。
    (1)微生物法脱硫
    富含有机物的弱酸性废水在SBR细菌作用下产生CH3COOH、H2等物质,可将废水中
    SO
    2
    -
    4
    还原为H2S,同时用N2或CO2将H2S从水中吹出,再用碱液吸收。
    SO
    2
    -
    4
    的空间构型为
     

    ②CH3COOH与
    SO
    2
    -
    4
    在SBR细菌作用下生成CO2和H2S的离子方程式为
     

    ③将H2S从水中吹出时,用CO2比N2效果更好,其原因是
     

    (2)吸收法脱硫
    烟气中的SO2可以用“亚硫酸铵吸收法”处理,发生的反应为(NH42SO3+SO2+H2O═2NH4HSO3,测得25℃时溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图-1所示.b点时溶液pH=7,则n(
    NH
    +
    4
    ):n(
    HSO
    -
    3
    )=
     


    (3)电解法脱硫
    用NaOH吸收后SO2,所得NaHSO3溶液经电解后可制取Na2S2O4溶液,反应装置如图-2所示。电解时每有1molS2
    O
    2
    -
    4
    生成有
     
    molH+透过质子交换膜。
    (4)还原法脱氮
    用催化剂协同纳米零价铁去除水体中
    NO
    -
    3
    。其催化还原反应的过程如图-3所示。
    ①该反应机理中生成N2的过程可描述为
     

    ②过程中
    NO
    -
    3
    去除率及N2生成率如图-4所示,为有效降低水体中氮元素的含量,宜调整水体pH为4.2,当pH<4.2时,随pH减小,N2生成率逐渐降低的原因是
     

    发布:2024/12/30 5:30:2组卷:43引用:4难度:0.5
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