有機(jī)物對(duì)六價(jià)鉻的還原作用及其影響因素研究.pdf

1、工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用的重金屬元素鉻(Cr)在電鍍、鞣革、顏料、油漆、合金、印染、膠印等方面扮演著重要的角色，但它對(duì)人和動(dòng)植物也存在有嚴(yán)重的危害。在人類對(duì)環(huán)境問(wèn)題和自身健康問(wèn)題日益關(guān)注下，如何在繼續(xù)發(fā)揮鉻在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要作用的同時(shí)控制和減少鉻對(duì)環(huán)境的污染，受到環(huán)境科學(xué)研究者和環(huán)境保護(hù)倡導(dǎo)者們的普遍重視。 鉻主要以六價(jià)鉻和三價(jià)鉻兩種形態(tài)存在于自然環(huán)境中，其中Cr<'6+>有強(qiáng)氧化性，在環(huán)境中的溶解性、遷移性大，具有高毒性；然而

2、Cr<'3+>卻具有遷移性小和低毒性的特性。目前在其他生物和物理方法還難以有效控制鉻污染的現(xiàn)狀下，多數(shù)情況是采用化學(xué)還原法，即將Cr<'6+>還原為Cr<'3+>。本文主要是在水溶液?jiǎn)蜗囿w系和礦物多相懸浮液中研究一些土壤和水中經(jīng)常存在的有機(jī)質(zhì)包括生物生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生并滯留在其中的一些有機(jī)酸類物質(zhì)還原Cr<'6+>的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理和及其影響因素，力求探索一些基本的反應(yīng)規(guī)律和影響條件。 本論文共分三部分： 第一部分：在

3、不同溫度和pH條件下，通過(guò)批式試驗(yàn)研究了纖維素、葡萄糖還原Cr<'6+>的作用以及Mn<'2+>對(duì)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明在有無(wú)Mn<'2+>存在時(shí)，纖維素、葡萄糖與Cr<'6+>的還原反應(yīng)速率差別不大，都進(jìn)行得十分緩慢，所測(cè)定的時(shí)間內(nèi)Cr<'6+>濃度無(wú)明顯變化。整個(gè)反應(yīng)階段，總的反應(yīng)速率逐漸趨于穩(wěn)定，沒(méi)有意味著存在某種反應(yīng)中間產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)速率有更大的催化加速作用的表征出現(xiàn)。 第二部分：在25℃、35℃、45℃和pH=4.0、5.

4、0、6.0條件下，研究了均相體系中苦杏仁酸，蘋(píng)果酸，乳酸還原Cr<'6+>的反應(yīng)速率。結(jié)果表明，在總體上三種有機(jī)酸還原Cr<'6+>的能力表現(xiàn)為：苦杏仁酸>蘋(píng)果酸>乳酸?？嘈尤仕崾躳H變化的影響較大，乳酸受溫度變化的影響較大。同時(shí)研究了25℃、pH=4.0條件下Mn<'2+>對(duì)反應(yīng)的催化作用。試驗(yàn)表明Mn<'2+>對(duì)三種有機(jī)酸還原Cr<'6+>均有一定的催化作用，其中苦杏仁酸表現(xiàn)更為明顯。且受溫度和pH條件變化影響的趨勢(shì)與無(wú)Mn<'2+

5、>參與的情況保持一致。這表明不同的α-OH有機(jī)酸因所連接的基團(tuán)不同造成還原Cr<'6+>的能力有較大差異，同時(shí)礦物表面的Mn<'2+>與土壤中的有機(jī)酸形成配合物是導(dǎo)致反應(yīng)加速的先決條件。Mn<'2+>-有機(jī)酸配合物的形成可能提高了這三種酸都具有的α-OH的活性，使其更易與Cr<'6+>結(jié)合并形成Cr<'6+>-α-OH有機(jī)酸-Mn<'2+>配合物，從而導(dǎo)致Cr<'6+>的快速還原。 第三部分：在25℃、35℃、45℃和pH=4

6、.0、5.0、6.0條件下，研究了伊利石、蒙脫石、高嶺石存在條件下苦杏仁酸，蘋(píng)果酸還原Cr<'6+>的反應(yīng)速率。結(jié)果表明，總體上兩種有機(jī)酸還原Cr<'6+>的能力與前述實(shí)驗(yàn)保持一致，即苦杏仁酸>蘋(píng)果酸。三種礦物對(duì)苦杏仁酸和蘋(píng)果酸還原Cr<'6+>均有一定的催化作用。三種礦物的催化作用為：伊利石>蒙脫石>高嶺石。礦物的催化作用與其表面吸附交換性的Mn<'2+>含量保持一致。表面交換性的Fe<'3+>對(duì)有機(jī)酸還原Cr<'6+>同樣也有催化作