工业废水中的六价铬[Cr(VI)]常采用还原沉淀法、离子交换法和微生物法等方法进行处理。
(1)室温下,含Cr(Ⅵ)的微粒在水溶液中存在如下平衡:
H2CrO4⇌H++HCrO-4 ΔH1
HCrO-4⇌H++CrO2-4 ΔH2
2HCrO-4⇌Cr2O2-7+H2O ΔH3
室温下,反应2CrO2-4+2H+⇌Cr2O2-7+H2O的ΔH=ΔH3-2ΔH2ΔH3-2ΔH2(用含ΔH1、ΔH2或ΔH3的代数式表示)。
(2)还原沉淀法:使用Na2SO3将Cr(Ⅵ)还原为Cr3+,再将Cr3+转化为沉淀除去。
①酸性条件下Cr(Ⅵ)具有很强的氧化能力,SO2-3将Cr2O2-7还原为Cr3+的离子方程式为 8H++3SO2-3+Cr2O2-7=2Cr3++3SO2-4+4H2O8H++3SO2-3+Cr2O2-7=2Cr3++3SO2-4+4H2O。
②其他条件相同,用Na2SO3处理不同初始pH的含Cr(Ⅵ)废水相同时间,当pH<2时,Cr(Ⅵ)的去除率随
pH降低而降低的原因是 部分SO2-3与H+结合转化为SO2逸出,使得与Cr(Ⅵ)反应的SO2-3的物质的量浓度减小,反应速率减慢部分SO2-3与H+结合转化为SO2逸出,使得与Cr(Ⅵ)反应的SO2-3的物质的量浓度减小,反应速率减慢。
(3)微生物法:
①用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(Ⅵ)废水时,Cr(VI)去除率随温度的变化如图1所示。55℃时,
Cr(Ⅵ)的去除率很低的原因是 温度过高,硫酸盐还原菌发生变性,失去活性温度过高,硫酸盐还原菌发生变性,失去活性。

②水体中,Fe合金在SRB存在条件下腐蚀的机理如图2所示。Fe腐蚀后生成FeS的过程可描述为:Fe失去电子转化为Fe2+,SO2-4在SRB细胞膜的作用下被H原子还原生成S2-,生成的S2-与Fe2+反应生成FeSSO2-4在SRB细胞膜的作用下被H原子还原生成S2-,生成的S2-与Fe2+反应生成FeS。
(4)离子交换法:用强碱性离子交换树脂(ROH)与CrO2-4和HCrO-4等发生离子交换,交换过程中发生如下反应:
ROH(s)+HCrO-4(aq)⇌RHCrO4(s)+OH-(aq)
2ROH(s)+CrO2-4(aq)⇌R2CrO4(s)+2OH-(aq)
其他条件相同,当pH>4时,Cr(VI)去除率随pH升高而下降的原因是 pH升高导致离子交换平衡左移,pH>4后HCrO-4转化为CrO2-4,交换CrO2-4所需的OH-的量是交换HCrO-4所需OH-的量的两倍pH升高导致离子交换平衡左移,pH>4后HCrO-4转化为CrO2-4,交换CrO2-4所需的OH-的量是交换HCrO-4所需OH-的量的两倍。
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【考点】化学平衡的影响因素;用盖斯定律进行有关反应热的计算.
【答案】ΔH3-2ΔH2;8H++3+Cr2=2Cr3++3+4H2O;部分与H+结合转化为SO2逸出,使得与Cr(Ⅵ)反应的的物质的量浓度减小,反应速率减慢;温度过高,硫酸盐还原菌发生变性,失去活性;在SRB细胞膜的作用下被H原子还原生成S2-,生成的S2-与Fe2+反应生成FeS;pH升高导致离子交换平衡左移,pH>4后转化为,交换所需的OH-的量是交换所需OH-的量的两倍
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【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:50引用:2难度:0.6
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