活性氧化鋁吸附鉻離子驗(yàn)證試驗(yàn)

潘耿宇

（河南省駐馬店市高級(jí)中學(xué)，河南 駐馬店 463000）

1 前言

1.1 實(shí)驗(yàn)背景

目前，重金屬污染與日俱增，嚴(yán)重危害了人們的日常生活和身體健康。鉻是眾多重金屬中存在較為廣泛且危害性較強(qiáng)的一種。諸如電鍍、皮革、伐木、染料工業(yè)、涂料、造紙、石油冶煉等的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)均會(huì)產(chǎn)生含有鉻離子的工業(yè)廢水，這些水體中的鉻污染主要包括三價(jià)鉻離子和六價(jià)鉻離子[1]。三價(jià)鉻參與人和動(dòng)物體內(nèi)糖與脂肪的代謝，是人體必需的微量元素[2]。而六價(jià)鉻是一種對(duì)人類有致癌性的物質(zhì)，肺臟是其引起組織損傷和致癌的主要靶器官[3]，因此工業(yè)廢水中的鉻污染主要由六價(jià)鉻所致。如何簡(jiǎn)單有效且經(jīng)濟(jì)地處理六價(jià)鉻廢水，已成為現(xiàn)階段我們關(guān)注的焦點(diǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

研究表明，活性氧化鋁對(duì)六價(jià)鉻的吸附效果很好，可作為六價(jià)鉻的吸附劑[4]。所以我趁假期之際前往駐馬店市工業(yè)園區(qū)，采集排放出的工業(yè)廢水，在王曉青老師的悉心指導(dǎo)下，進(jìn)行活性氧化鋁對(duì)六價(jià)鉻吸附作用的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，以期驗(yàn)證活性氧化鋁作六價(jià)鉻的吸附劑的可行性。

1.3 實(shí)驗(yàn)構(gòu)想

運(yùn)用分光光度計(jì)測(cè)定不同濃度的六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度A，并作出吸光度A-六價(jià)鉻濃度C之間的標(biāo)準(zhǔn)曲線。測(cè)定出污水水樣的吸光度A1。再在PH=3、活性氧化鋁投放量為10g/L的最優(yōu)環(huán)境下，使活性氧化鋁與污水水樣充分接觸90min后[4]，測(cè)定處理后水樣的吸光度A2。據(jù)此，從標(biāo)準(zhǔn)曲線中分別查出吸光度A1、A2對(duì)應(yīng)的六價(jià)鉻濃度，從而計(jì)算出污水和處理后水樣六價(jià)鉻的真實(shí)濃度，并計(jì)算出此環(huán)境下活性氧化鋁對(duì)六價(jià)鉻的去除率。

1.4 實(shí)驗(yàn)原理

（1）在酸性溶液中，六價(jià)鉻與二苯碳酰二肼（DPC）可發(fā)生反應(yīng)，生成紫色化合物，其最大吸收波長(zhǎng)為540mm。

（2）同種溶液不同濃度時(shí)，光吸收曲線的形狀一樣，最大吸收波長(zhǎng)不變，吸光度會(huì)隨著溶液濃度的變化而改變。有色溶液吸光度大小與溶液中有色物質(zhì)的量，即溶液的濃度有關(guān)。溶液濃度與吸光度之間滿足吸收定律，即朗伯-比爾定律[5]。

公式：

其中 T為透射比（即透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比）

K為吸收系數(shù)，C為溶液濃度，L為溶液

光勁度

A為吸光度

2 實(shí)驗(yàn)過程

2.1 實(shí)驗(yàn)主要儀器

722SP紫外可見分光光度計(jì)。

2.2 試驗(yàn)主要試劑

（1）鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：用分析天平稱取在120℃干燥2h的重鉻酸鉀(優(yōu)級(jí)純)0.1414g，用去離子水溶解后移入1000ml容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻備用。此溶液為鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，每毫升含50.0毫克六價(jià)鉻。

（2）鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液：用移液管移取2.0ml鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于50ml容量瓶中，用自來水稀釋至標(biāo)線，搖勻備用。使用當(dāng)天配制。

（3）活性氧化鋁：由東莞市永興防潮干燥劑廠生產(chǎn)，具體特征見下表1。

表1 活性氧化鋁（AA）的特性

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度測(cè)定

a．取六支容量為50ml的比色管，分別標(biāo)號(hào)1~6號(hào)。按照從1~6號(hào)的順序，用移液管分別向六支比色管中加入0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00ml的鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，并分別加入1+1硫酸0.5ml、1+1磷酸0.5ml，再分別向其中滴加自來水直至標(biāo)線處，搖勻。b．向每支比色管中加入2.0ml的顯色劑，搖勻。放置10min后，溶液逐漸變成深淺不同的紅色。c．打開分光光度儀，預(yù)熱并校正，使得分光光度計(jì)進(jìn)入到正確測(cè)試階段。d.將六支比色管分別放于540mm波長(zhǎng)處，用10mm比色皿，以去離子水作參照，測(cè)定吸光度值，并進(jìn)行空白校正（用去離子水代替試樣進(jìn)行分光度的測(cè)定，以提高實(shí)驗(yàn)的精確度，減少實(shí)驗(yàn)誤差）。

（2）污水水樣分光度測(cè)定

a. 用移液管移取2ml水樣（水樣事先經(jīng)過預(yù)處理，即用活性炭等吸附有色物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)中所用水樣均已呈無色透明），置于50ml比色管中，標(biāo)號(hào)為7號(hào)，用移液管加1+1的硫酸0.5ml、加1+1的磷酸0.5ml，再用自來水稀釋至標(biāo)線處，搖勻。b.加入2ml的顯色劑并充分搖勻，放置10min。c.將盛有水樣的7號(hào)比色管如（1）中所述，放于540mm波長(zhǎng)處，用10mm比色皿，以去離子水作參考，測(cè)定吸光度A1并進(jìn)行空白校正。

（3）用活性氧化鋁處理后的污水水樣分光度測(cè)定

a. 取50ml污水水樣于燒杯中，向其中加入0.5g活性氧化鋁，通過投加0.1mol/L的HCl和0.1mol/L的NaOH來調(diào)節(jié)至溶液PH為3.0。充分?jǐn)嚢韬髮⑷芤红o置90min。b. 用移液管移取2ml處理后水樣至8號(hào)比色管中，進(jìn)行如（2）操作，測(cè)定出吸光度A2。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析

3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

（1）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

以縱坐標(biāo)表示吸光度A，橫坐標(biāo)表示六價(jià)鉻濃度C，利用7.(1)所測(cè)定的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制出A對(duì)C的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

表2 1~6號(hào)比色管數(shù)據(jù)測(cè)定結(jié)果

表3 吸光度A對(duì)六價(jià)鉻濃度C的標(biāo)準(zhǔn)曲線

（2）水樣中鉻離子濃度的計(jì)算

根據(jù)測(cè)定的處理前后的水樣的吸光度A1、A2，利用繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線查出總體積為52ml時(shí)水樣中六價(jià)鉻的濃度，反推出總體積為2ml時(shí)水樣中六價(jià)鉻的濃度C1、C2。

(3)計(jì)算六價(jià)鉻去除率

已知 即可求得六價(jià)鉻的去除率。

代入數(shù)據(jù)求得此次實(shí)驗(yàn)中鉻離子去除率δ=82.5%

3.2 實(shí)驗(yàn)誤差計(jì)算

從文獻(xiàn)中查得此條件下六價(jià)鉻去除率的真實(shí)值ε=84.04%[4]，帶入誤差計(jì)算公式中可得出=1.83%。

3.3 實(shí)驗(yàn)誤差分析

（1）比色管壁有試劑殘留，無法完全清洗干凈；（2）使用儀器分光光度計(jì)時(shí)由于操作不當(dāng)產(chǎn)生誤差；（3）讀數(shù)時(shí)出現(xiàn)誤差；（4）加入藥品的量不夠精準(zhǔn)出現(xiàn)差錯(cuò)；（5）搖勻時(shí)的力度大小及放置時(shí)間過長(zhǎng)或過短都可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響；（6）污水水樣進(jìn)行預(yù)處理時(shí)可能會(huì)使得水樣中的六價(jià)鉻濃度發(fā)生改變；（7）使用活性氧化鋁吸附六價(jià)鉻時(shí)PH控制不當(dāng)。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

活性氧化鋁對(duì)六價(jià)鉻的吸附作用較好，可作為六價(jià)鉻離子的吸附劑使用。

3.5 實(shí)驗(yàn)感想與總結(jié)

通過這次試驗(yàn)，我更加體會(huì)到了化學(xué)這門學(xué)科的重要性，今后應(yīng)更努力學(xué)習(xí)，掌握化學(xué)知識(shí)，更好地將化學(xué)應(yīng)用到生活中，全面提高化學(xué)學(xué)科能力。

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