铬酸盐还原

六价铬是有毒的，大多数铬酸盐是水溶性的。只有Ba2 +、Pb2 +、Hg+和Ag+形成不溶性铬酸盐。铬酸盐污染尤其麻烦，因为铬酸盐不被土壤吸附，因此迅速到达地下水位。

大多数化学防治策略是基于将六价铬(Crvl)还原为三价铬(Cr雷竞技csgo111)。三价铬比铬酸盐毒性小得多，在pH值8.0-9.0范围内形成溶解度最小的氢氧根。常用的还原剂有二氧化硫(S02)及其盐类、亚铁盐和硫化铁。

1.焦亚硫酸盐还原铬酸盐

在以s02为基础的工艺中，最广泛使用的还原剂是亚硫酸钠(Na2S205)。它从含有NaOH和S02的溶液中结晶，摩尔比为1:1。在水溶液中，它与二亚硫酸钠离子形成平衡:

S2052~ + h20 ^ 2hsoj (8)

偏亚硫酸氢盐disulfite

焦亚硫酸钠的水溶液呈酸性反应。在20°C[12]时在水中的溶解度为54 g/100 mL。

焦亚硫酸盐在酸性溶液中减少铬酸盐:

4 H2Ci04 + 3 Na2S205 + 6 H2S04 Cr2(S04)3 + 6 NaHS04 + 7 H20 (9)

亚硫酸盐(S4 +)被氧化为硫酸盐(S6 +)。这个反应消耗酸，而且强度大温度和pH值端依赖。反应速率随着pH的降低而增加。二氧化硫平衡压力也随着pH的降低而增加，导致有毒的S02气体逸出并引起腐蚀。因此，还原反应器的pH值范围一般维持在2-3之间，作为S02背压和反应速率之间的折衷。

2.酸性介质中Fe”还原铬酸盐

在酸性溶液中用亚铁盐还原铬酸盐是可行的。在酸性区域，Fe“l/Fe”链的氧化还原电位与ph无关氧化潜力铬酸盐的浓度很大程度上取决于氢离子的浓度。铬酸盐还原使用亚铁离子在pH值<3[13]时进行。总的反应是，

2 H2Cr04 + 6 FeS04 + 6 H2S04 -»Cr2(S04)3 + Fe2(S04)3 + 8 H20 (10)

每摩尔Crvl还原为Cr"1消耗3 mol Fe"。在反应中Fe”被氧化为Fe1”。这种化学计量比使用s02为基础的还原剂(1.5 mol

图1氰化物的电解分解。氰化物浓度(g/L NaCN)对工艺效率(kWh/g CN"破坏量)的影响。(数据来自文献9。)

每还原一摩尔Crvl，就会氧化一摩尔SOz。另一个缺点是将铁引入溶液中，这会增加铬沉淀步骤中的污泥产量。

这些缺点必须与熨烫工艺的优点进行权衡。用铁还原铬酸盐是无味的。在基于s02的过程中，没有有毒和腐蚀性气体从反应堆中逸出。此外，重金属的沉淀浓度比可达到的低一到两个数量级氢氧化物沉淀这些金属中不含铁的。如果在碱性区域进行铬酸盐还原，这些优点会更加突出。铬酸盐还原和金属沉淀可以在碱性条件下，在一个pH值下的反应器中实现。

3.碱性介质中铁还原铬酸盐

铁(II)和铁(III)以氢氧化物的形式沉淀在中性和碱性区域。氢氧化铁的可溶性比氢氧化铁低24个数量级[A:sp(Fe(OH)3) = 10”37 4;Ksp(Fe(OH)2) = 10""13 8]。Nernst方程描述了Fe“I/Fe”链的氧化还原电位:

E = E0 + ^?ln(after . m /aFe") (m V) (11)

这就得到

Fe111和雷竞技csgoFe11活性用氢氧化物的溶解度积、水的离子积(£”，)和pH值的定义表示为pH的函数。

tfsp(Fe(OH)2) = aw, a2OH- (13)

Ksp(Fe(OH)3) = apeiii a3OH- (14)

aw = A"sp(Fe(OH)3)/ 1 N flft" ~ tfsp(Fe(OH)2)UoH-

式(12)所描述的电位在整个碱性范围内比Crvl/Cr ' '链的氧化电位更负。这使得在pH值为7-11的范围内还原铬酸盐是可行的。Fe11可以以硫酸亚铁的形式加入，硫酸亚铁是钢铁厂酸洗的副产品。铁”也可以通过钢阳极[7]的阳极溶解电化学生成。

4.硫化铁还原铬酸盐

在pH值为7时，加入FeS可还原铬酸盐。Fe”被氧化为Fe”1，硫化物离子被氧化为单质硫[4]，

H2Cr04 + FeS + 2h20 -»Cr(OH)3 + Fe (OH)3 + S (18)

反应(18)完成所需的反应时间为几个小时[14]。

表2金属沉淀到0.1 ppm的理论pH值

金属氢氧化物	过度增殖”	0.1 ppm金属溶液的平衡pH值
AgOH	1 (T77	12.3
毫克(OH) 2	10“十9	11.2
铁(OH) 2	10 - 13 5	10.1
倪(OH) 2	0 - 13.8	10．0
Cd (OH) 2	io-13 9	9.6
Mn (OH) 2	10“14 2	9.8
Pb (OH) 2	10-I5.6	8.9
有限公司(OH) 2	0 - 15.7	9.0
锌(OH) 2	0 - 16.8	8.5
(OH) 2	0 - 18.6	7.2
铜(OH) 2	0 - 19.8	7.0
Sn (OH) 2	0 - 25.3	3.4
Cr (OH) 3	, 0-3O.2	5.8
Al (OH) 3	0 - 32.7	4.9
铁(OH) 3	0 - 37.4	3.4
某人(OH) 3	0 - 41.4	1.6

继续阅读:金属氢氧化物沉淀

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