蟹壳、松针在Cr（Ⅵ）检测与转化中应用研究

论文摘要

大多数天然的高分子材料具有含还原性基团的微孔结构，表现出了吸附和转化Cr（Ⅵ）的独特性能，可以应用于对其污染物的处理中。本文采用电分析化学和紫外-可见光谱的方法研究了蟹壳、松针两种天然的高分子生物物质对Cr（Ⅵ）的吸附与转化的过程，获得了如下的结论：以线性扫描伏安法研究了Cr（Ⅵ）在蟹壳粉-铋修饰碳糊电极上的吸附及检测。天然蟹壳粉能够富集Cr（Ⅵ）且符合扩展的Langmuir等温吸附模型，电极上沉积的铋能够电化学还原Cr2O2-7。峰电流与K2Cr2O7浓度在1.00×10-8～1.00×10-6mol/L和1.00×10-5～1.00×10-3mol/L中有两段线性增长关系，最低检出限是1.0×10-8mol/L,相对标准偏差为3.228%，加标回收率为91.17%～106.0%。SO4-2和Cr（III）离子不干扰检测结果，当加入CrO4-2的浓度高于Cr2-2O7的10倍时，显示出与Cr2O2-7相似的吸附行为。以开路电位法研究了Cr（Ⅵ）在松针粉修饰碳糊电极上吸附富集及其分析检测。吸附过程遵循对数吸附模型。平衡电位与K2Cr2O7浓度在10-6mol/L～10-2mol/L范围内呈现线性增长，最低检出限为1.0×10-7mol/L。Cr3+,Cu2+,SO4-2对检测干扰较小，Pb2+,CrO4-2干扰较大。加标回收率为94.70%～103.5%,相对标准偏差为3.443%。以紫外-可见分光光谱法研究了Cr2O2-7在蟹壳粉中的吸附行为及其转化为CrO4-2的过程。结果表明，蟹壳粉在中性溶液中能够将Cr2O2-7转化为CrO4-2，其转化过程的表观一级反应速率常数是0.002040 min-1，平衡常数K=2.27×1012。蟹壳粉吸附K2Cr2O7过程遵循Freundlich吸附方程，吸附常数KF=888.8，吸附自由能为16.83 kJ.mol-1。以紫外-可见分光光度法研究了在强酸性介质中Cr2-2O7在松针粉上的吸附行为及其转化为Cr3+的过程。K2Cr2O7溶液经松针处理6小时后的转化率为87.80%,转化的表观一级反应速率常数为0.008767min-1,转化受吸附和化学反应共同控制。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1. 铬的物理与化学性质
• 1.2. 铬的用途
• 1.2.1. 铬的生物作用
• 1.2.2. 铬的工业用途
• 1.2.2.1. 合金
• 1.2.2.2. 电镀
• 1.2.2.3. 制革
• 1.2.2.4. 颜料
• 1.3. Cr（Ⅵ）的危害与污染
• 1.3.1. Cr（Ⅵ）的危害
• 1.3.2. Cr（Ⅵ）的污染
• 1.4. Cr（Ⅵ）的分析检测方法
• 1.4.1. 分光光度法
• 1.4.2. 原子发射光谱法
• 1.4.3. 原子吸收光谱法
• 1.4.4. 原子荧光光谱法
• 1.4.5. 离子交换法
• 1.4.6. 电分析化学法
• 1.4.7. 高效液相色谱法
• 1.5. Cr（Ⅵ）的污染物常用处理方法
• 1.5.1. 化学处理法
• 1.5.1.1. 化学还原沉淀法
• 1.5.1.2. 电解法
• 1.5.1.3. 膜分离法
• 1.5.2. 生物吸附与转化法
• 1.5.2.1. 天然生物物质对 Cr（Ⅵ）污染物的处理
• 1.5.2.2. 微生物对 Cr（Ⅵ）污染物的处理
• 1.6. 本文的选题意义及主要内容
• 第二章 蟹壳粉-铋修饰碳糊电极吸附测定污水中 Cr（ Ⅵ） 的线性扫描伏安法研究
• 2.1. 前言
• 2.2. 实验部分
• 2.2.1. 仪器
• 2.2.2. 试剂
• 2.2.3. 固态电极的制备
• 2.2.4. 碳糊电极的制备
• 2.2.5. 碳糊电极的电化学沉积铋
• 2.3. 结果与讨论
• 2Cr₂O₇在蟹壳粉修饰碳糊电极上的电化学行为'>2.3.1. K₂Cr₂O₇在蟹壳粉修饰碳糊电极上的电化学行为
• 2.3.2. 实验条件的优化
• 2.3.2.1. 沉积电位的影响
• 2.3.2.2. 初始电位对吸附的影响
• 2.3.2.3. 静止时间的影响
• 2.3.2.4. pH 的影响
• 2.3.2.5. 吸附时间的影响
• 2.3.2.6. 重铬酸钾浓度的影响
• 2.3.3. 方法的线性区间、检出限与重现性实验
• 2.3.4. 方法的干扰实验
• 2.3.5. 生活污水中 Cr（ Ⅵ ）的加标回收率
• 2.4. 小结
• 第三章 松针粉修饰碳糊电极吸附测定污水中 Cr（Ⅵ）的开路电位法研究
• 3.1. 前言
• 3.2. 实验部分
• 3.2.1. 仪器
• 3.2.2. 试剂
• 3.2.3. 固态电极的制备
• 3.2.4. 碳糊电极的制备
• 3.2.5. 实验过程
• 3.3. 结果与讨论
• 2Cr₂O₇在松针粉修饰碳糊电极上的电化学行为'>3.3.1. K₂Cr₂O₇在松针粉修饰碳糊电极上的电化学行为
• 3.3.2. 实验条件的优化
• 3.3.2.1. 修饰物比例的影响
• 3.3.2.2. pH 的影响
• 2Cr₂O₇浓度的影响'>3.3.2.3. K₂Cr₂O₇浓度的影响
• 3.3.3. 方法的检出限与重现性
• 3.3.4. 方法的干扰测定
• 3.3.5. 生活污水中的加标回收率
• 3.4. 小结
• 2Cr₂O₇到 K₂CrO₄的紫外-可见光谱研究'>第四章 蟹壳粉吸附转化 K₂Cr₂O₇到 K₂CrO₄的紫外-可见光谱研究
• 4.1. 前言
• 4.2. 实验部分
• 4.2.1. 仪器
• 4.2.2. 试剂
• 4.2.3. 实验过程
• 4.3. 结果与讨论
• 4.3.1. Cr（Ⅵ）的紫外-可见光谱
• 4.3.2. 转化反应的热力学研究
• 4.3.3. 蟹壳粉转化 Cr（Ⅵ）的动力学研究
• 4.4. 小结
• 第五章 Cr（Ⅵ）到 Cr（Ⅲ） 松针吸附转化的紫外-可见光谱研究
• 5.1. 前言
• 5.2. 实验部分
• 5.2.1. 仪器
• 5.2.2. 试剂
• 5.2.3. 实验过程
• 5.3. 结果与讨论
• 2Cr₂O₇的紫外-可见光谱'>5.3.1. K₂Cr₂O₇的紫外-可见光谱
• 5.3.2. 松针用量对 Cr（Ⅵ）转化的影响及吸附转化动力学研究
• 5.3.3. 松针吸附转化 Cr（Ⅵ）到 Cr（III）产物的紫外-可见光谱
• 5.4. 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介