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论水污染的测定与治理

来源:未知作者:乔梁 点击:所属专题: 水污染 污水处理
一、水的污染及其危害 水的污染主要包括工业废水污染和生活废水污染,其中生活废水排出后一般可被大自然逐步吸收净化。 工业废水的污染能使生态平衡遭到破 坏,其污染物有两大类:第一类为不溶性悬 浮固体:如制革、造纸工业排放的污水就含 有细小纤维。它们能缠住水泵

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一、水的污染及其危害

水的污染主要包括工业废水污染和生活废水污染,其中生活废水排出后一般可被大自然逐步吸收净化。

工业废水的污染能使生态平衡遭到破 坏,其污染物有两大类:第一类为不溶性悬 浮固体:如制革、造纸工业排放的污水就含 有细小纤维。它们能缠住水泵叶轮,造成机 器故障;能堵塞鱼鳃粘膜,使鱼类窒息而 死。第二类为可溶性有害杂质:

①如重金 属、过渡金属的离子等,像冶炼、选矿、电 镀、制革、纺织、造纸、染料等工业废水中 常含有铜、铬的化合物,其中Cu2+对水生物毒性较大,水中Cu2+含量超过3mg · L-1 时,水就会产生异味,鱼在这种环境下是很 难生存的。另外铬虽是人体必须的微量元素 之一,能维持人体内糖、淀粉、脂肪的正常 代谢。但六价铬对皮肤有刺激性,能使皮肤 溃烂,引起鼻中隔穿孔,铬也是公认的致癌 物质,可在体内积蓄。饮水中六价铬的含量 不许超过0. 05mg ·L-1,当六价铬的浓度达 到0. 1mg·L-1以上时,就会危及人们的健 康。

②如酸、碱、氰化物等,这些物质的含量达到一定浓度,便会致人畜于死地,或对 生态平衡造成危害。例如化工厂、化纤厂、 金属酸洗车间等都排放酸性污水。其中的酸可能是硫酸、盐酸等无机酸,也可能是醋酸等有机酸。而印染厂、炼油厂、造纸厂等排 放的则是碱性污水。酸、碱污染会造成管道、纺织品、混凝土等的腐蚀;改变环境介质的pH值,从而毁坏农作物;破坏生物处 理系统的正常运行等一系列不同性质的环境污染。其中酸污染造成的程度更大。

二、工业废水的测定

1.工业废水中pH的测定

先用pH试纸测定其酸碱性,然后以饱和甘汞电极为参比电极,以玻璃电极为指示电极组成电池,可直接用pH计测定溶液中的pH值,温度对水溶液中pH值有重要影 响,可以通过仪器上的补偿装置加以校正。

在较强的碱性溶液中,pH> 10,且含有大量钠离子,pH值测定会产生较大误差,可 以选用与被测溶液的pH值相近的标准缓冲 溶液对仪器进行校正。

2工业废水中铜的测定

在氨性溶性中,PH = 8 ~ 10铜离子与二 乙基二硫代氨基甲酸钠生成黄棕色论水污染的测定与治理络合物,可 被三氯甲烷定量萃取。铁、锰、镍、钴等离子也 与该试剂生成有色络合物,干扰铜的测定,可 用EDTA和柠檬酸铵掩蔽而消除。但EDTA 存在下,当pH> 9时,铜的络合物难以萃取完 全,而在pH=8 ~ 8.5时,EDTA不影响铜的定 量萃取,故在铜的测定中采用的pH值为8 ~ 8. 5,本方法最低检出限量为2 .0μg。

3.工业废水中铬的测定

二苯碳酰二肼在酸性条件下与六价铬离 子作用,生成紫红色络合物,进行比色测定。 干扰的金属离子有铁、汞、钼、钒等。通常,这 类样品中钒的含量极少,产生的颜色可很快 褪去,所以加入二苯碳酰二肼后,放置十分钟 再测定,50μg的钒不干扰测定。汞与此试剂 产生蓝紫色,但在本实验所选定的酸性条件 下反应不灵敏,100μg不干扰,铁的干扰可用 磷酸络合物消除。

污水经HNO3 —H2SO4处理,制成样品溶液,加入KMnO4溶液,将水样中的铬离子全部氧化成六价络,用NaNO2溶液分解过剩的KMnO4,剩余的NaNO2再用尿素分解,然 后加入二苯碳酰二肼,使其与六价铬反应,生 成紫红色络合物,进行比色测定。本方法最 低检出限为1μg/50ml。

三、工业废水的治理

1.物理分离原理在废水处理中的应用

在初中化学中,学生要学习过滤,萃取的原理及方法,高中化学课本中介绍了渗析的 基本原理。这些物理分离的基本原理,在污水处理中的应用是十分普遍的。如除去工业 废水中不溶性悬浮固体最基本的方法是采用 各种格栅、滤网,以及用石英砂、无烟煤、陶粒 等构成的滤池进行大规模过滤,然后用活性 炭滤板使那些产生颜色、气味和味道的有机、 无机及生物杂质被吸附而除去。对可溶性有害杂质,如重金属、过渡金属的离子等,则常利用渗析及反渗透原理,通过特殊的半透膜 进行脱盐和除酸净化。人教社版的高中化学 选修教材中介绍了渗析的原理,提到渗析方 法可精制某些胶体。实际上渗析原理的膜分离法,在现代水处理领域中也是具有广阔应 用前景的先进技术。如芬兰首都赫尔辛基建 造了一座最新的中央废水处理厂,该厂的废 水处理设施全部建在地下岩层中。但在它先 进的化学、生物处理工艺中,仍然用筛网、砂 室作为除去废水中悬浮固体的直接过滤器, 用装有活性炭的滤板和分离可溶性杂质的半 渗透膜进行深度过滤。

2废水处理中的化学原理

化学处理中,中学化学的重要内容如酸碱中和反应、氧化还原反应、产生沉淀和气体的置换反应,仍是普遍应用的基本原理。

(1)酸碱中和反应原理的应用

对酸浓度低的工业废水,通常采用石灰 石、大理石作中和剂,含硫酸的废水则常用白 云石进行中和。这些中合剂都是普通的自然 材料,来源广且价格便宜。用于大规模废水处理既经济又方便,使用较广泛。同时它们 的有效成分是弱碱,中和过程容易控制。

更好的中和剂是石灰乳,它能处理任何 浓度的酸性污水,同时氢氧化钙能与多种金 属离子生成沉淀而从水中分离出来。所以石 灰乳法还适用于处理含杂质多的酸性污水。

(2)  氧化还原反应原理的应用

有毒物质经氧化还原转化成无毒物质, 如氰化物是毒性最大、最致命的无机污染物 之一,大多数金属镀膜和金属精加工都需要氰浴。因此对于排放到环境中氰化物的量必 须有严格的限制。处理低浓度含氰污水的碱性氯化法就是一种比较成熟的,在国内外均 广泛采用的化学氧化法。该方法使用液氯为氧化剂,在碱性条件下,将液氯加于污水中。 其基本原理由下列反应方程式给出:

2NaCN + 4NaOH + 2Cl2= 2NaCNO + 4NaCl +2H2O  pH =10 ~ 11

2NaCNO + 4NaOH +3Cl2=6NaCl+2CO2 +N2+2H2O   pH =8 ~ 9

又如铬在水中通常以CrO2、CrO42和 Cr2O72等形态存在,但产生毒性的主要是 Cr(VI)化合物。因此治理含铬废水的基本 原理之一是利用氧化还原反应将Cr (VI )还 原成Cr(Ⅲ)。硫酸亚铁石灰法便是一种经 济而又有效的还原法。用这个方法治理含铬 污水是先加入还原剂FeSO4 ·7H2O使Cr (VI)还原为 Cr(Ⅲ)。

CrO42 +3Fe2++8H=Cr3++ 3Fe3++4H2O

Cr2O72+6Fe2++14H =2Cr3++ 6Fe3++7H2O

再调整溶液pH值至碱性,利用三价铬 离子强烈水解的性质,使铬以Cr2O3 ·nH2O 沉淀的形式分离而降低毒性。

Cr3++3OH=Cr(OH)3 

此例可以说明金属和金属离子的氧化还 原性在治理工业废水中应用的广泛性。

(责任编辑:化学自习室)
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