含铬废液的实验室处理和铬含量的测定.doc

含铬废液的实验室处理和铬含量的测定一：实验目的1：学习水样中铬的处理方法2：综合学习加热、移液管的使用、标准溶液的配制、酸碱滴定、固液分离、减压抽滤及用分光光度计测六价铬的方法二：实验原理1:采用铁氧体法除去废液中的铬。铁氧体是指在含铬废液中加入过量的硫酸亚铁溶液，使六价铬被二价铁还原成三价铬。调节溶液pH值，使Cr3+、Fe3+、Fe2+转化为氢氧化物沉淀。然后加入过氧化氢，将部分二价铁转化成三价铁，使Cr3+、Fe3+、Fe2+成适当比例，并以Fe(OH)2、Fe(OH)3、Gr(OH)3形式沉淀共同析出，沉淀物经脱水后，可得组成类似Fe3O4XH2O的磁性氧化物，即铁氧体。其中部分三价铁可被三价铬代替，因此可使铬成为铁氧体的组分而沉淀出来。反应方程式为：含铬的铁氧体是一种磁性材料，可以应用在电子工业上。用该方法处理废液既环保又利用了废物。处理后的废液中的六价铬可与二苯碳酰肼（DPCI）在酸性条件下作用产生红紫色配合物来检验结果。该配合物的最大吸收波长为540nm左右，显色时间为23min，配合物可在1.5h内稳定，根据颜色深浅进行比色，即可测定废液中残留的六价铬的含量。2:处理后废液中铬含量的测定，一般以二苯碳酰二肼作显色剂，在酸性介质条件下与六价铬生成红紫色配合物。该配合物的最大吸收波长为540nm左右，显色温度以15为宜，过低温度显色速度慢，过高温度配合物稳定性差，显色时间为23min，配合物可在1.5h内稳定，根据颜色深浅进行比色，即可测定废液中六价铬的含量。三：实验用品1：仪器 电磁铁、722分光光度计、台式天平、电子天平、50ml容量瓶8个、25ml移液管、吸量管、250ml锥形瓶、酒精灯、温度计（100）、漏斗、蒸发皿、比色皿2：试剂 显色剂 0.5g二苯碳酰二肼加入50ml 95的乙醇溶液。待溶解后再加入200ml 10硫酸溶液，摇匀。该物质很不稳定，见光易分解，应储与棕色瓶中，先用现配。重铬酸钾基准试剂 重铬酸钾基准试剂在（1022）下干燥（162）h，置于干燥器中冷却铬标准储备液（0.100mgml-1） 电子天平准确称取重铬酸钾0.2829g于小烧杯中，溶解后转入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，制成含六价铬0.100mgml-1标准溶液铬标准工作液（1.00 ugml-1） 准确移取5ml储备液于500ml容量瓶中用水稀释至刻度，摇匀，制成含六价铬1.0ugml-1标准溶液含铬废水 1.45g/LH2SO4(3mol/L) , FeSO47H2O , H2O2 , NaOH（6molml-1）四：实验内容含铬废液的处理量取100ml含铬废水，置于250ml烧杯中，根据含铬1.45g/L换算成CrO3的质量，再按CrO3：FeSO4：7H2O=1:16的质量比算出所需FeSO47H2O的质量3.154mg，用台式天平称出FeSO47H2O的质量3.154mg，加到含铬废水中，不断搅拌，待晶体溶解后，逐滴加入H2SO4(3mol/L)并不断搅拌，直至溶液的pH值为12，此时溶液显亮绿色。逐滴加入NaOH(6mol/L)溶液，调节溶液的pH值到约为8。然后将溶液加热至70左右，在不断搅拌下滴加610滴3% H2O2溶液。充分冷却静置，使所形成的氢氧化物沉淀沉降。采用倾斜法对上面的溶液进行过滤，滤液进入干净干燥的烧杯中，沉淀用去离子水洗涤数次，然后将沉淀物转移至蒸发皿中，用小火加热,蒸发至干。待冷却后将沉淀均匀地摊在干净的白纸上，另用纸将磁铁紧紧裹住，然后与沉淀物接触，检验沉淀物的磁性。处理后水质的检验重铬酸钾标准曲线的绘制用吸量管分别移取重铬酸钾溶液0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00ml各置于50ml容量瓶中，然后每一只容量瓶中加入约30ml去离子水和2.5ml二苯碳酰二肼溶液，最后用去离子水稀释到刻度，摇匀，让其静置10min。以试剂空白为参比溶液，在540nm波长处测量溶液的吸光度A，绘制曲线。处理后水样中六价铬的含量往容量瓶中加入2.5ml二苯碳酰二肼溶液，然后取上面处理后的滤液10.00ml加入50ml容量瓶中，用水稀释到刻度，摇匀，静置10min。然后用同样的方法在540nm处测出其吸光度。根据测定的吸光度，在标准曲线上查出相对应的六价铬的毫克数，再用下面的公式算出每升废液试样中的含量。六价铬含量=c1000/V（mg/L）式中 c在标准曲线上查到的六价铬的浓度，mg/LV所取含铬废液试样的体积，mL注意事项：1：本测定方法适用于地面水和工业废水中六价铬的测定2：所有玻璃器皿内壁须光洁，以免吸附铬离子。不得用重铬酸钾洗液洗涤。可用硝酸、硫酸混合液或合成洗涤剂洗涤，洗涤后要冲洗干净。扩展：1：钡盐沉淀法 仅限于含六价铬废水处理，采用的沉淀剂有BaCO3、BaCl2和BaS等，生成铬酸钡（BaCrO4）。为了促进沉淀，沉淀剂常加过量，而出水中含过量的钡，也不能排放，一般通过一个以石膏碎块为滤料的滤池，使石膏的钙离子置换水中的钡离子生成硫酸钡沉淀。钡盐法形成的沉渣中，主要含铬酸钡，最好回收利用。可向泥渣中投加硝酸和硫酸，反应产物有硫酸钡和铬酸。2：六价铬的实验室及工业测定方法 的对比：经网络搜索发现，网上大多数关于铬的处理及测定的方案都是针对工业实际操作来设计的。我想实验室与工业测定方法实验原理应该都一样，只是药品用量的不同。可是我在图书馆里查阅藏书找到实验室方法后，发觉两者在细节上是有一定差距的。1：两者的理论原理相同，均为二苯碳酰二肼分光光度法。2： 实验室方法中直接配制重铬酸钾溶液来测定铬含量，故溶液中杂质离子较少；而工业方法是直接取地面水和工业废水，因此杂质、干扰离子较多。可以从以下附件中看出，全篇中有较大篇幅用来必须进行除杂或掩蔽干扰离子考虑了铁、钼、汞的存在及其遮蔽方法，利用锌盐沉淀分离法来校正色度，利用高锰酸钾氧化法破坏有机物，还原性及氧化性物质的消除。3：工业方法对精密度及准确度的要求更高。附件 六价铬的工业测定方法1 适用范围1.1 本标准适用于地面水和工业废水中六价铬的测定1.2 测定范围试份体积为50ml，使用光程长为30mm的比色皿，本方法的最小检出量为0.2g六价铬，最低检出浓度为0.004mg/L，使用光程为10mm的比色皿，测定上限浓度为1.0mg/L。1.3 干扰含铁量大于1mg/L显色后呈黄色。六价钼和汞也和显色剂反应，生成有色化合物，但在本方法的显色酸度下，反应不灵敏，钼和汞的浓度达200mg/L不干扰测定。钒有干扰，其含量高于4mg/L即干扰显色。但钒与显色剂反应后10min，可自行褪色。2 原理在酸性溶液中，六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物，于波长540nm处进行分光光度测定。3 试剂测定过程中，除非另有说明，均使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂和蒸镏水或同等纯度的水，所有试剂应不含铬。3.1 丙酮。3.2 硫酸3.2.1 1+1硫酸溶液将硫酸(H2SO4，=1.84g/ml，优级纯)缓缓加入到同体积的水中，混匀。3.3 磷酸：1+1磷酸溶液。将磷酸(H3PO4，=1.69g/ml，优级纯)与水等体积混合。3.4 氢氧化钠：4g/L氢氧化钠溶液。将氢氧化钠(NaOH)1g溶于水并稀释至250ml。3.5 氢氧化锌共沉淀剂3.5.1 硫酸锌：8%(m/v)硫酸锌溶液。称取硫酸锌(ZnSO47H2O)8g，溶于100ml水中。3.5.2 氢氧化钠：2%(m/v)溶液。称取2.4g氢氧化钠，溶于120ml水中。用时将3.5.1和3.5.2两溶液混合。3.6 高锰酸钾：40g/L溶液。称取高锰酸钾(KMnO4)4g，在加热和搅拌下溶于水，最后稀释至100ml。3.7 铬标准贮备液。称取于110干燥2h的重铬酸钾(K2Cr2O7，优级纯)0.28290.0001g，用水溶解后，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此溶液1ml含0.10mg六价铬。3.8 铬标准溶液。称取5.00ml铬标准贮备液(3.7)置于500ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此溶液1ml含1.00g六价铬。使用当天配制此溶液。3.9 铬标准溶液。称取25.00ml铬标准贮备液(3.7)置于500ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此溶液1ml含5.00g六价铬。使用当天配制此溶液。3.10 尿素：200g/L尿素溶液。将尿素(NH2)2CO20g溶于水并稀释至100ml。3.11 亚硝酸钠：20g/L溶液。将亚硝酸钠(NaNO2)2g溶于水并稀释至100ml。3.12 显色剂()。称取二苯碳酰二肼(C13H14N4O)0.2g，溶于50ml丙酮(3.1)中，加水稀释至100ml，摇匀。贮于棕色瓶，置冰箱中。色变深后，不能使用。3.13 显色剂()。称取二苯碳酰二肼2g，溶于50ml丙酮(3.1)中，加水稀释至100ml，摇匀。贮于棕色瓶，置冰箱中。色变深后，不能使用。注：显色剂()也可按下法配制：称取4.0g苯二甲酸酐(CaH4O)，加到80ml乙醇中，搅拌溶解(必要时可用水溶微温)，加入0.5g二苯碳酰二肼，用乙醇稀释至100ml。此溶液于暗处可保存六个月。使用时要注意加入显色剂后立即摇匀，以免六价铬被还原。4 仪器一般实验仪器和：4.1 分光光度计。注：所有玻璃器皿内壁须光洁，以免吸附铬离子。不得用重铬酸钾洗液洗涤。可用硝酸、硝酸混合液或合成洗涤剂洗涤，洗涤后要冲洗干净。5 采样与样品实验室样品应该用玻璃瓶采集。采集时，加入氢氧化钠，调节样品PH值约为8。并在采集后尽快测定，如放置，不要超过24h。6 步骤6.1 样品的预处理6.1.1 样品中不含悬浮物，是低色度的清洁地面水可直接测定。6.1.2 色度校正：如样品有色但不太深时，接6.3步骤另取一份试样，以2ml丙酮(3.1)代替显色剂，其他步骤同6.3。试份测得的吸光度扣除此色度校正吸光度后，再行计算。6.1.3 锌盐沉淀分离法：对混蚀、色度较深的样品可用此法前处理。取适量样品(含六价铬少于100g)于150ml烧杯中，加水至50ml。滴加氢氧化钠溶液(3.4)，调节溶液PH值为78。在不断搅拌下，滴加氢氧化锌共沉淀剂(3.5)至溶液PH值为89。将此溶液转移至100ml容量瓶中，用水稀释至标线。用慢速滤纸干过滤，弃去1020ml初滤液，取其中50.0ml滤液供测定。注：当样品经锌盐沉淀分离法前处理后仍含有机物干扰测定时，可用酸性高锰酸钾氧化法破坏有机物后再测定。即取50.0ml滤液于150ml锥形瓶中，加入几粒玻璃，加入0.5ml硫酸溶液(3.2.1)、0.5ml磷酸溶液(3.3)，摇匀。加入2滴高锰酸钾溶液(3.6)，如紫红色消褪，则应添加高锰酸钾溶液保持紫红色。加热煮沸至溶液体积约剩20ml。取下稍冷，用定量中速滤纸过滤，用水洗涤数次，合并滤液和洗液至50ml比色管中。加入1ml尿素溶液(3.10)，摇匀。用滴管滴加亚硝酸钠溶液(3.11)，每加一滴充分摇匀，至高锰酸钾的紫红色刚好褪去。稍停片刻，待溶液内气泡逸尽，转移至50ml比色管中，用水稀释至标线，供测定用。6.1.4 二价铁、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等还原性物质的消除：取适量样品(含六价铬少于50g)于50ml比色管中，用水稀释至标线，加入4ml显色剂()(3.13)，混匀，放置5min后，加入1ml硫酸溶液(3.2)摇匀。510min后，在540nm波长处，用10或30mm光程的比色皿，以水做参比，测定吸光度。扣除空白试验测得的吸光度后，从校准曲线查得六价铬含量。用同法做校准曲线。6.1.5 次氯酸盐等氧化性物质的消除：取适量样品(含六价铬少于50g)于50ml比色管中，用水稀释至标线，加入0.5ml硫酸溶液(3.2)、0.5ml磷酸溶液(3.3)、1.0ml尿素溶液(3.10)，摇匀。逐滴加入1ml亚硝酸钠溶液(3.11)，边加边摇，以除去由过量的亚硝酸钠与尿素反应生成的气泡，待气泡除尽后，以下步骤同6.3(免去加硫酸液和磷酸溶液)。6.2 空白试验按同试样完全相同的处理步骤进行空白试验，仅用50ml水代替试样。6.3 测定取适量(含六价铬少于50g)无我色透明试份，置于50ml比色管中，用水稀释至标线。加入0.5ml硫酸溶液(3.2)和0.5ml磷酸溶液(3.3)，摇匀。加入2ml显色剂()(3.12)，摇匀。510min后，在540nm波长处，用10或30mm的比色皿，以水做参比，测定吸光度，扣除空白试验测得的吸光度后，从校准曲线(6.4)上查得六价铬含量。注：如经锌盐沉淀分离，高锰酸氧化法处理的样品，可直接加入显色剂测定。6.4 校准向一系列50ml比色管中分别加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.0ml铬标准溶液(3.8或3.9)(如经锌盐沉淀分离法前处理，则应加倍吸取)，用水稀释至标线。然后按照测定试样的步骤(6.1或6.3)进行处理。从测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，绘制以六价铬的量对吸光度的曲线。7 结果的表示7.1 计算方法六价铬含量c(mg/L)按下式计算：式中：m-由校准曲线查得的试份含六价铬量，g；v-试份的体积，ml。六价铬含量低于0.1mg/L，结果以三位小数表示；六价铬含量高于0.1mg/L，结果以三位有效数字表示。7.2 精密度和准确度7.2.1 七个实验室测定含六价铬0.08mg/L的统一分发标准溶液按6.3步骤测定结果如下：7.2.1.1 重复性实验室内相对标准偏差为0.6%。7.2.1.2 再现性实验室间总相对标准偏差为