铬渣溶浸液的电化学处理技术及电极反应机理的研究

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在铬矿冶炼、电镀等工业产生的废渣、废水中都含有铬。在铬的化合物中,Cr6+的毒性最大,易被人体吸收,产生致癌作用。因此积极探索含铬废渣、废水中的Cr6+的处理及回收利用,对防治铬污染,减轻或消除铬污染对人体健康的损伤有着重要意义。本论文主要对铬渣溶浸液的电化学处理技术及电极反应机理进行了以下方面的研究工作。首先,采用紫外分光光度法确定了铬渣溶浸液中Cr6+的最大吸收波长,Cr6+与二苯碳酰二肼(DPC)紫色络合物的最大吸收波长;采用DPC 分光光度法对六价铬标准溶液进行了测定,作出了标准曲线,选择0.05mol/lH2SO4 进行铬渣溶浸,筛选出最佳试剂用量,计算了该方法的表观摩尔吸光系数和相对误差;通过正交实验筛选出铬渣溶浸的最佳条件为:铬渣投入量0.20g,溶液pH 值2.00,溶浸温度20℃,溶浸时间60min;准确测定了铬渣样品中Cr6+、Cr3+的含量分别为9.99%,1.15%。其次,采用可溶性铁片作阳极的间接电解法处理铬渣溶浸液,利用铁电极在酸性介质中溶解释放出Fe2+,Fe2+作为强还原剂可还原铬渣溶浸液中的Cr6+,从而达到清除Cr6+的目的。利用正交实验对电解条件作了最优化处理,得到最佳电解条件:电解槽电压为8.00V、电解温度60℃、电解时间60 分钟、阳极极板面积为26.40cm2;分析了Cr6+浓度、反应电流、溶液pH 值等因素随电解时间的变化关系。经过处理后的溶液,最终Cr6+排放浓度为0.35mg/l,Cr6+清除率可达99.74%以上,Cr6+浓度达到了国家允许排放标准。最后,本论文应用线性极化曲线扫描法(LSV),循环伏安扫描法(CV)等电化学方法,对铬渣溶浸液的电极反应机理进行了初步研究。应用LSV 法讨论了电位扫描速度、溶液初始浓度、溶液初始pH 值等因素对极化曲线测定的影响;依据峰电位Ep,峰电流密度ip与扫描速度的关系,研究了体系电极过程的可逆性,发现该电极过程具有明显的不可逆性特征;通过对比Fe-H2SO4体系在有、无Cr6+条件下的循环伏安曲线,讨论了体系中发生的电极过程,认为Cr6+不利于Fe 电极的溶解;通过循环伏安曲线上阴阳极峰电位差值、峰电流密度比值以及多扫循环伏安曲线进一步证实了电极过程的不可逆性;根据电极过程的电化学-化学偶联反应(EC)机理,计算得到了电极过程的特征参数传递系数;分析了电化学方法的相对误差。所得到的结论对改进工业处理Cr6+废水工艺具有一定指导意义。
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