聚乙烯醇凹土基固定化球的制备及其在含铬废水中的应用(附件)
以去除废水中的六价铬为研究对象，采用固定化的方式制备小球，实验中以聚乙烯醇（PVA）为载体，并向其中添加我省特有的凹土，包埋硫酸盐还原菌SRB占优势的活性污泥，最终得到聚乙烯醇-凹土基固定化球。借助电子显微镜、红外色谱仪对聚乙烯醇-凹土基固定化球进行表征。表征的结果得出的结论显示，经过硫酸改性过的凹土与聚乙烯醇间有着很好的交融，聚乙烯醇小球表面的凹土分布的比较均匀，这样就可以提高小球的稳定性和对六价铬的吸附性。采用静态吸附的方法，研究了聚乙烯醇-凹土基固定化球的对含铬废水中六价铬的吸附性能及聚乙烯醇溶液浓度、转速、反应温度、反应时间等因素对Cr6+去除性能的影响。实验结果表明，当聚乙烯醇质量分数为5%，凹土质量分数为1.5%，转速为300r/min,反应温度为40℃时，反应24h去除溶液中六价铬离子效率最高，为44%。通过比较固定化SRB和没固定化SRB两者处理含铬废水的效果，得出固定化的SRB去除六价铬效率更高的结论。 关键词 固定化 凹土复合聚乙烯醇 六价铬
目录
1 绪论 1
1.1 含铬废水的污染和危害 1
1.2含重金属离子废水的处理方法 1
1.2.1化学法 2
1.2.2 生物法 3
1.2.3物理法 4
1.3本论文选题依据与意义 5
2实验部分 6
2.1实验仪器 6
2.2实验药品 7
2.3实验方法 7
2.3.1材料的制备方法 7
2.3.2表征方法 9
2.3.3铬标准曲线的计算 10
3结果与讨论 11
3.1聚乙烯醇凹土基小球吸附六价铬离子的影响因素 11
3.1.2聚乙烯醇含量的影响 12
3.1.3溶液温度对去除六价铬效率的影响 13
3.1.4反应时间对去除六价铬效率的影响 14
3.1.4反应温度对固定化与不固定化硫酸盐还原菌的影响 15
3.1.5时间对固定化与不固定化硫酸盐还原菌的影响 15
3.1.6对模拟废水的处理 16
3.2材料的表征 17
3.2.1电镜分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
析 17
3.2.2红外光谱分析 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 绪论
重金属是指相对密度在5以上的金属，在工业上被划入重金属的有铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋等10种金属元素。重金属会污染环境，在我们日常生活中，常见的重金属有铅、铬、镍等，许多重金属都是具有毒性，因此我们和这些重金属接触时要非常小心。
1.1 含铬废水的污染和危害
金属铬极易污染环境，它可以在入大气、水体、和土壤中滞留，也可以在这三者之间相互迁移，间接造成严重的环境污染。金属铬很难被微生物分解，工业上一般将六价铬还原为三价铬去除。但是，金属铬处理起来非常困难，因为铬会通过各种形式在人体内集聚起来，当铬在人体内的含量累积到一定程度时，会危害人们的身体器官，严重一点会造成人的死亡。金属离子污染很难被治理，被金属离子污染过的水源通常的含有剧毒，它们会使水体变色，发出恶臭，水的硬度也会增高。炼铁厂、电镀厂还有钢铁厂排出的废水中常常含有许多重金属离子。由于重金属废水的难以通过水体自净作用效果消除，因此国家严格控制了金属离子废水的排放标准。
1.2含重金属离子废水的处理方法
含金属离子废水的处理方法主要有三类，分别是化学法、生物法和物理法。其中化学处理方法则有化学沉定、氧化还原、电解这三种方法。化学沉淀法是指把化学物品加入到金属离子废水中，使其发生化学反应，生成不溶于水的沉淀物。比如硫化物沉淀法、中和沉淀法、铁氧共体沉淀法【1】等都和此类原理相同。氧化还原法的原理是将废水中有害的溶解性金属离子在氧化还原的反应过程中使其被氧化或者被还原，反应后可以转化为毒性变低的物质或转化成可以从废水中分离出来的物质，这样就可以大大提高废水的净化效果。电解法主要用来电镀废水，这种方法要求废水中的金属离子浓度不可以很低，因此此种方法不适合金属离子浓度低的废水【2】。生物法去除金属离子的方法有很多种，可以把生物法分为生物絮凝法、生物化学法、生物吸附法和植物修复法等。物理法处理废水方法有吸附法、离子交换法、溶剂萃取法、电渗析法和反渗透法等。
1.2.1化学法
（1）硫化物沉淀法
硫化剂能够很好的去除水中的重金属离子，比较常见的硫化剂FeS、H2S等。硫化剂和重金属离子反应后会生成硫化沉淀物，之后再将硫化沉淀物和溶液分离即可去除。但是硫化剂具有毒性，价格也不低廉，如果投放的硫化剂过多，会有S2和HS生成。硫对汞离子的结合力是最大的，对金属锰的结合力是最小的[3]。
在处理过程中，金属硫化物的浓度越小，处理起来也就越方便。高浓度的重金属废水适用于化学沉淀法处理，但是化学沉淀法很难做到更进一步的深度处理。同时在化学沉淀法的过程中，所产生的大量泥渣也会污染环境，有可能造成更加严重的后果。
（2）氧化还原法
氧化还原法的原理是还原金属离子使其生成沉淀去除。如在处理含铬废水时，最常用的还原剂是二氧化硫气体或者亚硫酸盐。应为这两种物质都可以生成亚硫酸，在酸性条件下SO2或亚硫酸盐与废水中六价铬的反应如下：
3SO2+2Cr2O72+4H+→Cr2+2H2O (1)
4CrO42+6HSO3+3H2SO4+8H+ → 2Cr2(SO4)3+3SO42+2H2O (2)
Fe2+可以还原Cr6+，他们的反应要在pH比较低时才可以进行，硫酸亚铁和氯化亚铁【4】通常被用作还原剂。反应后生成的Fe(OH)3和Cr(OH)3可以从溶液中分离出来。反应如下：
6Fe 2++ Cr2O7 +14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7 H2O
张晓辉等人【5】将几种硫化物还原剂处理含铬废水所产生的效果进行了对比，得出了在PH为2时，铬的去除率都在99%以上，但焦硫酸钠由于价格低廉而被认为是硫化物中最好的还原剂。
（3）电解法
电解法处理含金属离子废水在我国是一种比较成熟的技术，电解法有着去除率高、物二次污染、所沉淀的重金属可回收利用的有点【6】。近年来电解法迅速发展，通过努力研制出来了动态废水处理装置，这种处理装置去除重金属离子效果非常的显著。高压充冲电凝系统是当今世界新一代电化学处理装备，它对一些重金属污染废水有着非常理想的治理效果，相比较传统的电解法，其电流效率提高了20%—30%，电解时间也缩短了30%—40%，并且电能节省30%—40%，其处理后的污泥产量减少了很多，对一些重金属去除率可达到96%—98%，这已经是一个相当高的效率了。
目录
1 绪论 1
1.1 含铬废水的污染和危害 1
1.2含重金属离子废水的处理方法 1
1.2.1化学法 2
1.2.2 生物法 3
1.2.3物理法 4
1.3本论文选题依据与意义 5
2实验部分 6
2.1实验仪器 6
2.2实验药品 7
2.3实验方法 7
2.3.1材料的制备方法 7
2.3.2表征方法 9
2.3.3铬标准曲线的计算 10
3结果与讨论 11
3.1聚乙烯醇凹土基小球吸附六价铬离子的影响因素 11
3.1.2聚乙烯醇含量的影响 12
3.1.3溶液温度对去除六价铬效率的影响 13
3.1.4反应时间对去除六价铬效率的影响 14
3.1.4反应温度对固定化与不固定化硫酸盐还原菌的影响 15
3.1.5时间对固定化与不固定化硫酸盐还原菌的影响 15
3.1.6对模拟废水的处理 16
3.2材料的表征 17
3.2.1电镜分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
析 17
3.2.2红外光谱分析 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 绪论
重金属是指相对密度在5以上的金属，在工业上被划入重金属的有铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋等10种金属元素。重金属会污染环境，在我们日常生活中，常见的重金属有铅、铬、镍等，许多重金属都是具有毒性，因此我们和这些重金属接触时要非常小心。
1.1 含铬废水的污染和危害
金属铬极易污染环境，它可以在入大气、水体、和土壤中滞留，也可以在这三者之间相互迁移，间接造成严重的环境污染。金属铬很难被微生物分解，工业上一般将六价铬还原为三价铬去除。但是，金属铬处理起来非常困难，因为铬会通过各种形式在人体内集聚起来，当铬在人体内的含量累积到一定程度时，会危害人们的身体器官，严重一点会造成人的死亡。金属离子污染很难被治理，被金属离子污染过的水源通常的含有剧毒，它们会使水体变色，发出恶臭，水的硬度也会增高。炼铁厂、电镀厂还有钢铁厂排出的废水中常常含有许多重金属离子。由于重金属废水的难以通过水体自净作用效果消除，因此国家严格控制了金属离子废水的排放标准。
1.2含重金属离子废水的处理方法
含金属离子废水的处理方法主要有三类，分别是化学法、生物法和物理法。其中化学处理方法则有化学沉定、氧化还原、电解这三种方法。化学沉淀法是指把化学物品加入到金属离子废水中，使其发生化学反应，生成不溶于水的沉淀物。比如硫化物沉淀法、中和沉淀法、铁氧共体沉淀法【1】等都和此类原理相同。氧化还原法的原理是将废水中有害的溶解性金属离子在氧化还原的反应过程中使其被氧化或者被还原，反应后可以转化为毒性变低的物质或转化成可以从废水中分离出来的物质，这样就可以大大提高废水的净化效果。电解法主要用来电镀废水，这种方法要求废水中的金属离子浓度不可以很低，因此此种方法不适合金属离子浓度低的废水【2】。生物法去除金属离子的方法有很多种，可以把生物法分为生物絮凝法、生物化学法、生物吸附法和植物修复法等。物理法处理废水方法有吸附法、离子交换法、溶剂萃取法、电渗析法和反渗透法等。
1.2.1化学法
（1）硫化物沉淀法
硫化剂能够很好的去除水中的重金属离子，比较常见的硫化剂FeS、H2S等。硫化剂和重金属离子反应后会生成硫化沉淀物，之后再将硫化沉淀物和溶液分离即可去除。但是硫化剂具有毒性，价格也不低廉，如果投放的硫化剂过多，会有S2和HS生成。硫对汞离子的结合力是最大的，对金属锰的结合力是最小的[3]。
在处理过程中，金属硫化物的浓度越小，处理起来也就越方便。高浓度的重金属废水适用于化学沉淀法处理，但是化学沉淀法很难做到更进一步的深度处理。同时在化学沉淀法的过程中，所产生的大量泥渣也会污染环境，有可能造成更加严重的后果。
（2）氧化还原法
氧化还原法的原理是还原金属离子使其生成沉淀去除。如在处理含铬废水时，最常用的还原剂是二氧化硫气体或者亚硫酸盐。应为这两种物质都可以生成亚硫酸，在酸性条件下SO2或亚硫酸盐与废水中六价铬的反应如下：
3SO2+2Cr2O72+4H+→Cr2+2H2O (1)
4CrO42+6HSO3+3H2SO4+8H+ → 2Cr2(SO4)3+3SO42+2H2O (2)
Fe2+可以还原Cr6+，他们的反应要在pH比较低时才可以进行，硫酸亚铁和氯化亚铁【4】通常被用作还原剂。反应后生成的Fe(OH)3和Cr(OH)3可以从溶液中分离出来。反应如下：
6Fe 2++ Cr2O7 +14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7 H2O
张晓辉等人【5】将几种硫化物还原剂处理含铬废水所产生的效果进行了对比，得出了在PH为2时，铬的去除率都在99%以上，但焦硫酸钠由于价格低廉而被认为是硫化物中最好的还原剂。
（3）电解法
电解法处理含金属离子废水在我国是一种比较成熟的技术，电解法有着去除率高、物二次污染、所沉淀的重金属可回收利用的有点【6】。近年来电解法迅速发展，通过努力研制出来了动态废水处理装置，这种处理装置去除重金属离子效果非常的显著。高压充冲电凝系统是当今世界新一代电化学处理装备，它对一些重金属污染废水有着非常理想的治理效果，相比较传统的电解法，其电流效率提高了20%—30%，电解时间也缩短了30%—40%，并且电能节省30%—40%，其处理后的污泥产量减少了很多，对一些重金属去除率可达到96%—98%，这已经是一个相当高的效率了。
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