水體中的六價鉻[Cr(Ⅵ)]對生態(tài)環(huán)境和人體健康威脅很大。工業(yè)廢水中[Cr(Ⅵ)]常用還原沉淀法、微生物法等進(jìn)行處理。
(1)“還原沉淀法”常用Na2SO3、FeSO4等處理Cr(Ⅵ)得到Cr(Ⅲ)。
已知溶液中含Cr(Ⅵ)的微粒(H2CrO4、Cr2O2-7和CrO2-4)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的關(guān)系如圖1所示。
①某含Cr(Ⅵ)廢水的pH約為8,寫出用Na2SO3處理該廢水的主要離子方程式:3SO2-3+2CrO2-4+5H2O=2Cr(OH)3↓+3SO2-4+4OH-3SO2-3+2CrO2-4+5H2O=2Cr(OH)3↓+3SO2-4+4OH-。[已知pH=3時,Cr(Ⅲ)以Cr3+形式存在,pH=7.5時,Cr(Ⅲ)開始沉淀]。
②其他條件相同,用Na2SO3處理不同pH含Cr(Ⅵ) 的廢水,反應(yīng)相同時間,Cr(Ⅵ)的去除率與pH的關(guān)系如圖2所示。已知酸性條件下Cr(Ⅵ)對Na2SO3具有很強(qiáng)的氧化能力,pH<2時,Cr(Ⅵ)的去除率隨pH降低而降低的原因是 部分SO2-3與H+結(jié)合轉(zhuǎn)化為SO2逸出,使得與Cr(Ⅵ)反應(yīng)的SO2-3的物質(zhì)的量濃度減小,反應(yīng)速率減慢部分SO2-3與H+結(jié)合轉(zhuǎn)化為SO2逸出,使得與Cr(Ⅵ)反應(yīng)的SO2-3的物質(zhì)的量濃度減小,反應(yīng)速率減慢。
③研究發(fā)現(xiàn),用FeSO4處理pH=3的含Cr(Ⅵ)廢水,Cr(Ⅵ)的去除率大于其被FeSO4還原的理論值。Cr(Ⅵ)的去除率大于理論值的原因是 Fe2+被Cr(Ⅵ)氧化為Fe3+,pH=3下Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體吸附了部分Cr( VI)Fe2+被Cr(Ⅵ)氧化為Fe3+,pH=3下Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體吸附了部分Cr( VI)。
(2)“微生物法”處理含Cr(Ⅵ)廢水具有效率高、選擇性強(qiáng)、吸附容量大等優(yōu)點。一種微生物法是用硫酸鹽還原菌(SRB)處理含Cr(Ⅵ)廢水。
①硫酸鹽還原菌能將水中的SO2-4轉(zhuǎn)化為S2-,S2-與CrO2-4可反應(yīng)生成Cr2S3和S兩種沉淀。寫出S2-與CrO2-4反應(yīng)的離子方程式:6S2-+2CrO2-4+8H2O=Cr2S3↓+3S↓+16OH-6S2-+2CrO2-4+8H2O=Cr2S3↓+3S↓+16OH-。
②用硫酸鹽還原菌(SRB)處理含鉻廢水時,溫度??刂圃?0℃左右,溫度過高,Cr(Ⅵ)的去除率低的原因是 溫度過高,硫酸鹽還原菌發(fā)生變性,失去活性溫度過高,硫酸鹽還原菌發(fā)生變性,失去活性。
③硫酸鹽還原菌(SRB)常存在于水體中,會腐蝕許多金屬及合金。一種Fe合金在硫酸鹽還原菌存在條件下腐蝕的機(jī)理如圖3所示。已知溶液中的S2-會完全轉(zhuǎn)化為FeS,則Fe腐蝕后生成Fe(OH)2和FeS的物質(zhì)的量之比為 3:13:1。
O
2
-
7
C
r
O
2
-
4
SO
2
-
3
C
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-
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【答案】3+2+5H2O=2Cr(OH)3↓+3+4OH-;部分與H+結(jié)合轉(zhuǎn)化為SO2逸出,使得與Cr(Ⅵ)反應(yīng)的的物質(zhì)的量濃度減小,反應(yīng)速率減慢;Fe2+被Cr(Ⅵ)氧化為Fe3+,pH=3下Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體吸附了部分Cr( VI);6S2-+2+8H2O=Cr2S3↓+3S↓+16OH-;溫度過高,硫酸鹽還原菌發(fā)生變性,失去活性;3:1
SO
2
-
3
C
r
O
2
-
4
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2
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2
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3
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2
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2
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【解答】
【點評】
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