碱性条件下肼还原六价铬动力学研究

摘要

铬及其化合物广泛应用于冶金、电镀、鞣革、颜料、木材防腐等许多领域，在其生产和使用过程中，不可避免地要排放大量的含铬废物，由于六价铬是国际公认的致癌物，如何控制和减少其对环境的污染，是各国政府、组织及相关人士普遍关注的问题。吸附、离子交换、超滤、纳滤、萃取、还原等众多方法被用于含铬废液的处理，而其中只有六价铬还原解毒方法真正得到工业应用。肼是一种优良的还原剂，酸性溶液中肼还原六价铬的机理和动力学已经有人研究，但碱性条件下肼还原六价铬的机理和动力学问题却未见报导。由于六价铬在不同的浓度和pH条件下有不同的存在形式,因此探讨碱性条件下肼还原六价铬的动力学问题就显得十分必要。 本文首先研究了碱性条件下肼对六价铬的还原情况，分别考查了肼与铬摩尔比，pH值、温度对六价铬还原程度的影响，结果表明三个因素对六价铬的还原都有着显著的影响，摩尔比越大、反应液的pH值越低、温度越高，六价铬的还原效果越好。在此基础上，对肼还原六价铬的化学计量比进行了研究，结果显示肼与六价铬的化学反应计量比为1.5，即每还原1摩尔六价铬需要1.5摩尔肼，这说明肼的氧化产物是氮和氨的混合物，氨的产生也得到了纳氏试剂的验证。 在氯化铵-氨水缓冲溶液中，考查了反应物浓度，pH值、温度对反应速率的影响，并且通过固定其它条件，改变单一因素的方法，得到了六价铬浓度随时间的变化数据，进而得到了碱性溶液中肼还原六价铬的经验动力学方程为： -d[Cr(VI)]/dt=[Cr(VI)][N<,2>H<,4>][H<'+>]即反应对六价铬浓度、肼浓度和H<'+>浓度均为一级。运用阿仑尼乌斯方程，求得反应活化能为113.5kJ·mol<'-1>。 根据上述实验结果，分析探讨了碱性溶液中肼还原六价铬的机理，假定肼氧化按单电子转移机理进行，铬还原按Cr(VI)→Crl(V)→Cr(Ⅲ)三步反应机理进行，根据该机理假设，导出了反应动力学方程，结果与实验结果一致。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1铬的性质、用途及危害

1.1.1铬的性质及用途

1.1.2铬在水中的存在形式

1.1.3铬的生物效应和毒性

1.1.4六价铬排放法规

1.2含铬废水处理方法

1.2.1物理化学法

1.2.2化学还原法

1.2.3电化学法

1.3六价铬还原动力学研究

1.3.1亚铁盐还原六价铬的动力学研究

1.3.2硫化物还原六价铬的动力学研究

1.3.3肼还原六价铬的动力学研究

1.4研究目的与意义

1.5课题研究内容

第二章肼和六价铬浓度的测定

2.1肼浓度的测定

2.1.1主要试剂和仪器

2.1.2测定原理

2.1.3试剂配制

2.1.4可见分光光度法测定微量肼

2.1.5结果与讨论

2.2六价铬浓度的测定

2.2.1酸法(二苯碳酰二肼可见分光光度法)

2.2.2碱法(紫外分光光度法)

2.3小结

第三章肼还原六价铬研究

3.1化学计量比求取

3.1.1实验试剂和仪器

3.1.2实验方法

3.1.3 NH3的检测

3.1.4结果与讨论

3.2肼还原六价铬研究

3.2.1实验过程

3.2.2结果与讨论

3.3小结

第四章肼还原六价铬动力学研究

4.1实验所用主要试剂与设备

4.2试剂配制

4.3实验方法

4.4分析方法

4.5结果

4.5.1反应物浓度对还原速率的影响

4.5.2氢离子浓度对还原速率的影响

4.5.3温度对还原速率的影响

4.6讨论

4.7反应机理

4.8 小结

第五章结论

参考文献

致谢

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