[发明专利]一种促进重金属铬离子电化学还原的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种促进重金属铬离子电化学还原的方法。

背景技术

在高等院校的大学生实验和科研活动中，六价铬等重金属被广泛用来制备涂层溶液、缓蚀剂及催化剂。然而，六价铬是一种剧毒且致癌的环境污染物，严重威胁身体健康。目前高校针对六价铬污水处理缺乏简便且高效的方法，以至于过度依赖外协单位。一旦外协单位处理时间拖沓，六价铬污水的储存给高等院校带来极高的安全风险。

发明内容

本发明为一种促进重金属铬离子电化学还原的方法，实现实验室六价铬污水的高效清除和安全排放。

一种促进重金属铬离子电化学还原的方法，是在-1.5V恒电位条件下在含铬污水进行电化学处理。实验中利用电化学工作站和紫外分光光度计分别测试和对比易拉罐废旧铝片和草酸添加剂对铬酸盐电化学处理能力。实验结果如下：传统化学方法处理六价铬需在90-120 分钟才能达到90％以上处理效率；而在外加-1.5V恒电位条件下铝片处理六价铬可以在60分钟达到93％；值得注意的是，在添加0.001M草酸条件下，电化学方法可完全清除污水中的六价铬组分；此外，60分钟内电化学处理的能耗对比发现，添加草酸条件下的能耗是无添加条件的10％，实现了高效节能的处理效果。

对比分析可知，在-1.5V恒电位条件下电化学处理方法实现了高效节能处理，尤其当含铬污水存在草酸添加剂时，电化学处理效率显著提高。

本发明具有如下优点：

(1)制备工艺简单，操作方便，草酸类有机物便宜易得，且-1.5V的电极电位便于控制。

(2)本发明通过恒电位电化学处理方法对六价铬污染物进行高效处理，并通过添加还原性草酸试剂，实现电化学处理工艺的高效节能。

附图说明

图1是利用三电极体系和恒电位的电化学方法处理六价铬污水的示意图。

具体实施方式

一种促进重金属铬离子电化学还原的方法，具体操作如下：

a.用电子天平和滤纸称取0.0197g重铬酸钾，放入烧杯，用水溶液，最后倒入1000mL的容量瓶中，滴定至标线。配置好的Cr⁶⁺溶液的浓度为100μM；

b.利用三电极体系(工作电极为铝片(暴露面积为～2.25cm²)；参比电极为饱和甘汞电极(SCE，0.24V vs.NHE)和石墨棒对电极)，实验采用电化学工作站提供恒电位-1～-3V外加电在工作电极表面。如图1所示；

c.利用电化学工作站记录0-60分钟内电流密度随时间的变化曲线，进而计算可知一定时间内的功率及能耗；

d.用电子天平和滤纸称取0.5g二苯碳酰二肼，用200mL量筒量取50mL丙酮，将二苯碳酰二肼溶解于丙酮中，在用200mL量筒量取50mL超纯水添加到丙酮中，最后加入4.0mL由 1mL H₃PO₄、1mL H₂SO₄、2mL H₂O混合形成强酸混合溶液，即制备好显色剂溶液；

e.在实验之前，依次配置5、10、20、50、100μM的六价铬溶液，分别取出1.0mL溶液试样，并加入2.0mL的显色剂，摇匀并静置显色15min。15min后，将静置后的待测液加入到比色皿中，并在540nm波长处以空白溶液为参比测定其吸光度。以六价铬浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线。本实验的标准曲线测定为，

注：A(Cr⁶⁺)为Cr⁶⁺溶液的吸光度

f.利用分光光度计和比色法(污水和显色剂的体积比1:2)测试10、20、30、60分钟后溶液中吸光度强度，对比上述标准曲线可得相应的六价铬浓度；

g.对比研究外加0.001M草酸溶液的六价铬污水在铝片电化学处理过程中的能耗和处理效率。