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铬是造成水体重度污染的元素之一,水体除铬主要有还原沉淀法、离子交换法、光催化还原法等。
(1)还原沉淀法:向水体中加入FeSO4、CaSO3等将高zxy75毒性C(Ⅵ)还原为低毒性Cr(Ⅲ)再调节pH使Cr(Ⅲ)生成Cr(OH)3沉淀除去。
①Cr(Ⅵ)在水溶液中的存在形态分布如图1所示。向pH=1.5的含Cr(Ⅵ)污水中加入FeSO4,发生的主要反应的离子方程式为
HC
r
O
-
4
+3Fe2++7H+=3Fe3++Cr3++4H2O
HC
r
O
-
4
+3Fe2++7H+=3Fe3++Cr3++4H2O


②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图2所示。当pH>12时,铬去除率下降的原因可用离子方程式表示为
Cr3++4OH-=Cr(OH)4-
Cr3++4OH-=Cr(OH)4-

(2)离子交换法:用强碱性离子交换树脂(ROH)与含铬离子(
C
r
O
2
-
4
HC
r
O
-
4
等)发生离子交换。如与
C
r
O
2
-
4
的交换可表示为2ROH(s)+
C
r
O
2
-
4
(aq)⇌R2CrO4(s)+2OH-(aq)。Cr(Ⅵ)去除率与pH关系如图3所示,当pH>4时,Cr(Ⅵ)去除率下降的原因是
pH升高导致离子交换平衡左移,pH>4后
HC
r
O
-
4
转化为
C
r
O
2
-
4
,交换
C
r
O
2
-
4
所需的OH-的量是交换
HC
r
O
-
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
HC
r
O
-
4
转化为
C
r
O
2
-
4
,交换
C
r
O
2
-
4
所需的OH-的量是交换
HC
r
O
-
4
所需OH-的量的两倍


(3)光催化还原法:可能的反应机理如图4所示,ZrO2纳米管为催化剂,在紫外光照射下,VB端光生空穴(h+)被牺牲剂甲醇(CH3OH)消耗。在紫外光照射下,甲醇还原Cr(Ⅵ)的过程可描述为
甲醇在VB端失去电子e-,并被转移到CB端,Cr(Ⅵ)在CB端得到电子还原为Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)可以进一步得到电子还原为Cr(0)
甲醇在VB端失去电子e-,并被转移到CB端,Cr(Ⅵ)在CB端得到电子还原为Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)可以进一步得到电子还原为Cr(0)

【答案】
HC
r
O
-
4
+3Fe2++7H+=3Fe3++Cr3++4H2O;Cr3++4OH-=Cr(OH)4-;pH升高导致离子交换平衡左移,pH>4后
HC
r
O
-
4
转化为
C
r
O
2
-
4
,交换
C
r
O
2
-
4
所需的OH-的量是交换
HC
r
O
-
4
所需OH-的量的两倍;甲醇在VB端失去电子e-,并被转移到CB端,Cr(Ⅵ)在CB端得到电子还原为Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)可以进一步得到电子还原为Cr(0)
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:40引用:3难度:0.5
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