活性氧化铝吸附铬离子验证试验

潘耿宇

（河南省驻马店市高级中学，河南 驻马店 463000）

1 前言

1.1 实验背景

目前，重金属污染与日俱增，严重危害了人们的日常生活和身体健康。铬是众多重金属中存在较为广泛且危害性较强的一种。诸如电镀、皮革、伐木、染料工业、涂料、造纸、石油冶炼等的工业生产活动均会产生含有铬离子的工业废水，这些水体中的铬污染主要包括三价铬离子和六价铬离子[1]。三价铬参与人和动物体内糖与脂肪的代谢，是人体必需的微量元素[2]。而六价铬是一种对人类有致癌性的物质，肺脏是其引起组织损伤和致癌的主要靶器官[3]，因此工业废水中的铬污染主要由六价铬所致。如何简单有效且经济地处理六价铬废水，已成为现阶段我们关注的焦点。

1.2 实验目的

研究表明，活性氧化铝对六价铬的吸附效果很好，可作为六价铬的吸附剂[4]。所以我趁假期之际前往驻马店市工业园区，采集排放出的工业废水，在王晓青老师的悉心指导下，进行活性氧化铝对六价铬吸附作用的验证实验，以期验证活性氧化铝作六价铬的吸附剂的可行性。

1.3 实验构想

运用分光光度计测定不同浓度的六价铬标准溶液的吸光度A，并作出吸光度A-六价铬浓度C之间的标准曲线。测定出污水水样的吸光度A1。再在PH=3、活性氧化铝投放量为10g/L的最优环境下，使活性氧化铝与污水水样充分接触90min后[4]，测定处理后水样的吸光度A2。据此，从标准曲线中分别查出吸光度A1、A2对应的六价铬浓度，从而计算出污水和处理后水样六价铬的真实浓度，并计算出此环境下活性氧化铝对六价铬的去除率。

1.4 实验原理

（1）在酸性溶液中，六价铬与二苯碳酰二肼（DPC）可发生反应，生成紫色化合物，其最大吸收波长为540mm。

（2）同种溶液不同浓度时，光吸收曲线的形状一样，最大吸收波长不变，吸光度会随着溶液浓度的变化而改变。有色溶液吸光度大小与溶液中有色物质的量，即溶液的浓度有关。溶液浓度与吸光度之间满足吸收定律，即朗伯-比尔定律[5]。

公式：

其中 T为透射比（即透射光强度与入射光强度之比）

K为吸收系数，C为溶液浓度，L为溶液

光劲度

A为吸光度

2 实验过程

2.1 实验主要仪器

722SP紫外可见分光光度计。

2.2 试验主要试剂

（1）铬标准储备液：用分析天平称取在120℃干燥2h的重铬酸钾(优级纯)0.1414g，用去离子水溶解后移入1000ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀备用。此溶液为铬标准储备液，每毫升含50.0毫克六价铬。

（2）铬标准溶液：用移液管移取2.0ml铬标准储备液于50ml容量瓶中，用自来水稀释至标线，摇匀备用。使用当天配制。

（3）活性氧化铝：由东莞市永兴防潮干燥剂厂生产，具体特征见下表1。

表1 活性氧化铝（AA）的特性

2.3 实验步骤

（1）标准溶液吸光度测定

a．取六支容量为50ml的比色管，分别标号1~6号。按照从1~6号的顺序，用移液管分别向六支比色管中加入0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00ml的铬标准溶液，并分别加入1+1硫酸0.5ml、1+1磷酸0.5ml，再分别向其中滴加自来水直至标线处，摇匀。b．向每支比色管中加入2.0ml的显色剂，摇匀。放置10min后，溶液逐渐变成深浅不同的红色。c．打开分光光度仪，预热并校正，使得分光光度计进入到正确测试阶段。d.将六支比色管分别放于540mm波长处，用10mm比色皿，以去离子水作参照，测定吸光度值，并进行空白校正（用去离子水代替试样进行分光度的测定，以提高实验的精确度，减少实验误差）。

（2）污水水样分光度测定

a. 用移液管移取2ml水样（水样事先经过预处理，即用活性炭等吸附有色物质，实验中所用水样均已呈无色透明），置于50ml比色管中，标号为7号，用移液管加1+1的硫酸0.5ml、加1+1的磷酸0.5ml，再用自来水稀释至标线处，摇匀。b.加入2ml的显色剂并充分摇匀，放置10min。c.将盛有水样的7号比色管如（1）中所述，放于540mm波长处，用10mm比色皿，以去离子水作参考，测定吸光度A1并进行空白校正。

（3）用活性氧化铝处理后的污水水样分光度测定

a. 取50ml污水水样于烧杯中，向其中加入0.5g活性氧化铝，通过投加0.1mol/L的HCl和0.1mol/L的NaOH来调节至溶液PH为3.0。充分搅拌后将溶液静置90min。b. 用移液管移取2ml处理后水样至8号比色管中，进行如（2）操作，测定出吸光度A2。

3 实验数据处理及分析

3.1 实验数据处理

（1）绘制标准曲线

以纵坐标表示吸光度A，横坐标表示六价铬浓度C，利用7.(1)所测定的数据在坐标纸上绘制出A对C的标准曲线。

表2 1~6号比色管数据测定结果

表3 吸光度A对六价铬浓度C的标准曲线

（2）水样中铬离子浓度的计算

根据测定的处理前后的水样的吸光度A1、A2，利用绘制的标准曲线查出总体积为52ml时水样中六价铬的浓度，反推出总体积为2ml时水样中六价铬的浓度C1、C2。

(3)计算六价铬去除率

已知 即可求得六价铬的去除率。

代入数据求得此次实验中铬离子去除率δ=82.5%

3.2 实验误差计算

从文献中查得此条件下六价铬去除率的真实值ε=84.04%[4]，带入误差计算公式中可得出=1.83%。

3.3 实验误差分析

（1）比色管壁有试剂残留，无法完全清洗干净；（2）使用仪器分光光度计时由于操作不当产生误差；（3）读数时出现误差；（4）加入药品的量不够精准出现差错；（5）摇匀时的力度大小及放置时间过长或过短都可能对实验结果产生影响；（6）污水水样进行预处理时可能会使得水样中的六价铬浓度发生改变；（7）使用活性氧化铝吸附六价铬时PH控制不当。

3.4 实验结果分析

活性氧化铝对六价铬的吸附作用较好，可作为六价铬离子的吸附剂使用。

3.5 实验感想与总结

通过这次试验，我更加体会到了化学这门学科的重要性，今后应更努力学习，掌握化学知识，更好地将化学应用到生活中，全面提高化学学科能力。

[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]郑林. 铬与人体健康研究[J]. 广东微量元素科学，2003，（10）：11-15.

[3]董豪杰. 重铬酸钾对人肺上皮细胞hOGG1及hMTH1基因表达的影响[D]. 郑州：劳动卫生与环境卫生学，2007.

[4]谭秋荀，张可方，赵焱，等.活性氧化铝对六价铬的吸附研究[J]. 环境科学与技术， 2012，（6）.

[5]李昌厚, 孙吟秋. 略论比耳定律及有关问题[J]. 光学仪器，1994，（2）.