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、涂料、造紙、石油冶煉等的工業生產活動均會產生含有鉻離子的工業廢水，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]，因此工業廢水中的鉻污染主要由六價鉻所致。如何簡單有效且經濟地處理六價鉻廢水，已成為現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園區，采集排放出的工業廢水，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的最優環境下，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，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，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 實驗數據處理及分析

3.1 實驗數據處理

（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)所測定的數據在坐標紙上繪制出A對C的標準曲線。

表2 1~6號比色管數據測定結果

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。

代入數據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生誤差；（3）讀數時出現誤差；（4）加入藥品的量不夠精準出現差錯；（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：勞動衛生與環境衛生學，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）.