活性氧化鋁吸附鉻離子驗證試驗

潘耿宇

（河南省駐馬店市高級中學，河南 駐馬店 463000）

1 前言

1.1 實驗背景

目前，重金屬污染與日俱增，嚴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)活動均會產(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鉻離子和六價鉻離子[1]。三價鉻參與人和動物體內糖與脂肪的代謝，是人體必需的微量元素[2]。而六價鉻是一種對人類有致癌性的物質，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鉻所致。如何簡單有效且經(jīng)濟地處理六價鉻廢水，已成為現(xiàn)階段我們關注的焦點。

1.2 實驗目的

研究表明，活性氧化鋁對六價鉻的吸附效果很好，可作為六價鉻的吸附劑[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下，進行活性氧化鋁對六價鉻吸附作用的驗證實驗，以期驗證活性氧化鋁作六價鉻的吸附劑的可行性。

1.3 實驗構想

運用分光光度計測定不同濃度的六價鉻標準溶液的吸光度A，并作出吸光度A-六價鉻濃度C之間的標準曲線。測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]，測定處理后水樣的吸光度A2。據(jù)此，從標準曲線中分別查出吸光度A1、A2對應的六價鉻濃度，從而計算出污水和處理后水樣六價鉻的真實濃度，并計算出此環(huán)境下活性氧化鋁對六價鉻的去除率。

1.4 實驗原理

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

（2）同種溶液不同濃度時，光吸收曲線的形狀一樣，最大吸收波長不變，吸光度會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的量，即溶液的濃度有關。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（即透射光強度與入射光強度之比）

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 實驗過程

2.1 實驗主要儀器

722SP紫外可見分光光度計。

2.2 試驗主要試劑

（1）鉻標準儲備液：用分析天平稱取在120℃干燥2h的重鉻酸鉀(優(yōu)級純)0.1414g，用去離子水溶解后移入1000ml容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻備用。此溶液為鉻標準儲備液，每毫升含50.0毫克六價鉻。

（2）鉻標準溶液：用移液管移取2.0ml鉻標準儲備液于50ml容量瓶中，用自來水稀釋至標線，搖勻備用。使用當天配制。

（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 實驗步驟

（1）標準溶液吸光度測定

a．取六支容量為50ml的比色管，分別標號1~6號。按照從1~6號的順序，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的鉻標準溶液，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，預熱并校正，使得分光光度計進入到正確測試階段。d.將六支比色管分別放于540mm波長處，用10mm比色皿，以去離子水作參照，測定吸光度值，并進行空白校正（用去離子水代替試樣進行分光度的測定，以提高實驗的精確度，減少實驗誤差）。

（2）污水水樣分光度測定

a. 用移液管移取2ml水樣（水樣事先經(jīng)過預處理，即用活性炭等吸附有色物質，實驗中所用水樣均已呈無色透明），置于50ml比色管中，標號為7號，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號比色管如（1）中所述，放于540mm波長處，用10mm比色皿，以去離子水作參考，測定吸光度A1并進行空白校正。

（3）用活性氧化鋁處理后的污水水樣分光度測定

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來調節(jié)至溶液PH為3.0。充分攪拌后將溶液靜置90min。b. 用移液管移取2ml處理后水樣至8號比色管中，進行如（2）操作，測定出吸光度A2。

3 實驗數(shù)據(jù)處理及分析

3.1 實驗數(shù)據(jù)處理

（1）繪制標準曲線

以縱坐標表示吸光度A，橫坐標表示六價鉻濃度C，利用7.(1)所測定的數(shù)據(jù)在坐標紙上繪制出A對C的標準曲線。

表2 1~6號比色管數(shù)據(jù)測定結果

表3 吸光度A對六價鉻濃度C的標準曲線

（2）水樣中鉻離子濃度的計算

根據(jù)測定的處理前后的水樣的吸光度A1、A2，利用繪制的標準曲線查出總體積為52ml時水樣中六價鉻的濃度，反推出總體積為2ml時水樣中六價鉻的濃度C1、C2。

(3)計算六價鉻去除率

已知 即可求得六價鉻的去除率。

代入數(shù)據(jù)求得此次實驗中鉻離子去除率δ=82.5%

3.2 實驗誤差計算

從文獻中查得此條件下六價鉻去除率的真實值ε=84.04%[4]，帶入誤差計算公式中可得出=1.83%。

3.3 實驗誤差分析

（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時由于操作不當產(chǎn)生誤差；（3）讀數(shù)時出現(xiàn)誤差；（4）加入藥品的量不夠精準出現(xiàn)差錯；（5）搖勻時的力度大小及放置時間過長或過短都可能對實驗結果產(chǎn)生影響；（6）污水水樣進行預處理時可能會使得水樣中的六價鉻濃度發(fā)生改變；（7）使用活性氧化鋁吸附六價鉻時PH控制不當。

3.4 實驗結果分析

活性氧化鋁對六價鉻的吸附作用較好，可作為六價鉻離子的吸附劑使用。

3.5 實驗感想與總結

通過這次試驗，我更加體會到了化學這門學科的重要性，今后應更努力學習，掌握化學知識，更好地將化學應用到生活中，全面提高化學學科能力。

[1]Lotfi Khezami R C. Removal of chormium(VI) from aqueous solution by activated carbons:Kinetic and equilibrium studies [J].Journal of Hazardous Materials, 2005，（123）：223-231.

[2]鄭林. 鉻與人體健康研究[J]. 廣東微量元素科學，2003，（10）：11-15.

[3]董豪杰. 重鉻酸鉀對人肺上皮細胞hOGG1及hMTH1基因表達的影響[D]. 鄭州：勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學，2007.

[4]譚秋荀，張可方，趙焱，等.活性氧化鋁對六價鉻的吸附研究[J]. 環(huán)境科學與技術， 2012，（6）.

[5]李昌厚, 孫吟秋. 略論比耳定律及有關問題[J]. 光學儀器，1994，（2）.