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鉻是造成水體重度污染的元素之一,水體除鉻主要有還原沉淀法、離子交換法、光催化還原法等。
(1)還原沉淀法:向水體中加入FeSO4、CaSO3等將高zxy75毒性C(Ⅵ)還原為低毒性Cr(Ⅲ)再調節(jié)pH使Cr(Ⅲ)生成Cr(OH)3沉淀除去。
①Cr(Ⅵ)在水溶液中的存在形態(tài)分布如圖1所示。向pH=1.5的含Cr(Ⅵ)污水中加入FeSO4,發(fā)生的主要反應的離子方程式為
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態(tài)分布如圖2所示。當pH>12時,鉻去除率下降的原因可用離子方程式表示為
Cr3++4OH-=Cr(OH)4-
Cr3++4OH-=Cr(OH)4-

(2)離子交換法:用強堿性離子交換樹脂(ROH)與含鉻離子(
C
r
O
2
-
4
、
HC
r
O
-
4
等)發(fā)生離子交換。如與
C
r
O
2
-
4
的交換可表示為2ROH(s)+
C
r
O
2
-
4
(aq)?R2CrO4(s)+2OH-(aq)。Cr(Ⅵ)去除率與pH關系如圖3所示,當pH>4時,Cr(Ⅵ)去除率下降的原因是
pH升高導致離子交換平衡左移,pH>4后
HC
r
O
-
4
轉化為
C
r
O
2
-
4
,交換
C
r
O
2
-
4
所需的OH-的量是交換
HC
r
O
-
4
所需OH-的量的兩倍
pH升高導致離子交換平衡左移,pH>4后
HC
r
O
-
4
轉化為
C
r
O
2
-
4
,交換
C
r
O
2
-
4
所需的OH-的量是交換
HC
r
O
-
4
所需OH-的量的兩倍


(3)光催化還原法:可能的反應機理如圖4所示,ZrO2納米管為催化劑,在紫外光照射下,VB端光生空穴(h+)被犧牲劑甲醇(CH3OH)消耗。在紫外光照射下,甲醇還原Cr(Ⅵ)的過程可描述為
甲醇在VB端失去電子e-,并被轉移到CB端,Cr(Ⅵ)在CB端得到電子還原為Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)可以進一步得到電子還原為Cr(0)
甲醇在VB端失去電子e-,并被轉移到CB端,Cr(Ⅵ)在CB端得到電子還原為Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)可以進一步得到電子還原為Cr(0)
。

【答案】
HC
r
O
-
4
+3Fe2++7H+=3Fe3++Cr3++4H2O;Cr3++4OH-=Cr(OH)4-;pH升高導致離子交換平衡左移,pH>4后
HC
r
O
-
4
轉化為
C
r
O
2
-
4
,交換
C
r
O
2
-
4
所需的OH-的量是交換
HC
r
O
-
4
所需OH-的量的兩倍;甲醇在VB端失去電子e-,并被轉移到CB端,Cr(Ⅵ)在CB端得到電子還原為Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)可以進一步得到電子還原為Cr(0)
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:40引用:3難度:0.5
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