铁碳内电解法处理含酚废水_图文_百度文库
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铁碳内电解法处理含酚废水
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电镀厂镀铜废水中含有CN－和Cr2O72-，需要处理达标后才能排放。该厂拟定下列流程进行废水处理：回答下列问题：（1）上述处理废水流程中主要使用的方法是________。（2）②中反应后无气体放出，该反应的离子方程式为________________________________________________________________。（3）步骤③中，每处理0.4 mol Cr2O72-时转移电子2.4 mol，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。（4）取少量待测水样于试管中，加入NaOH溶液，观察到有蓝色沉淀生成，再加Na2S溶液，蓝色沉淀转化成黑色沉淀，请使用化学用语和文字解释产生该现象的原因：________________________________________________________________________。（5）目前处理酸性Cr2O72-废水多采用铁氧磁体法。该法是向废水中加入FeSO4·7H2O，将Cr2O72-还原成Cr3＋，调节pH，Fe、Cr转化成相当于FeⅡ[FeCr]O4(铁氧磁体，罗马数字表示元素价态)的沉淀。处理1 mol Cr2O72-，需加入a mol FeSO4·7H2O，下列结论正确的是________。A．x＝0.5，a＝8　　　　B．x＝0.5，a＝10C．x＝1.5，a＝8D．x＝1.5，a＝10
题型：填空题难度：中档来源：不详
（1）氧化还原法（2）CN－＋ClO－=CNO－＋Cl－（3）3S2O32-＋4Cr2O72-＋26H＋=6SO42-＋8Cr3＋＋13H2O（4）Cu2＋＋2OH－=Cu(OH)2↓、Cu(OH)2(s)＋S2－(aq)=CuS(s)＋2OH－(aq)，因为Ksp(CuS)&Ksp[Cu(OH)2]（5）D（1）废水的处理方法有沉淀法、吸咐法、中和法、混凝法、氧化还原法等。由上述流程图中反应②和反应③加入的试剂并对比反应前后的物质，可以发现两个反应均为氧化还原反应，故上述处理废水的主要方法是氧化还原法。（2）反应物为CN－和NaClO，生成物有CNO－，即CN－生成CNO－，相当于C由＋2价升高至＋4价，那么根据氧化还原反应得失电子守恒可知，ClO－在反应中元素化合价降低，题目提示无气体生成，故其中的＋1价Cl转化为Cl－，因此离子方程式为CN－＋ClO－=CNO－＋Cl－。（3）由反应物S2O32-转化为生成物SO42-可知，Cr2O72-被还原，其中Cr元素化合价降低，设Cr2O72-被还原后Cr的化合价为＋n，则有关系：1∶2×(6－n)＝0.4∶2.4，所以n＝3，即Cr2O72-被还原为Cr3＋，因此该反应的离子方程式为3S2O32-＋4Cr2O72-＋26H＋=6SO42-＋8Cr3＋＋13H2O。（4）先生成Cu(OH)2沉淀，加入Na2S后，Cu(OH)2沉淀转化为CuS沉淀。这是因为Cu(OH)2的溶解度比CuS的溶解度大，或者说Cu(OH)2的溶度积大于CuS的溶度积，难溶的电解质转化为更难溶的电解质。（5）生成铁氧磁体的物质的量为&mol，根据得失电子守恒有×x＝6，得x＝1.5，a＝×(1＋1.5)＝10。
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据魔方格专家权威分析，试题“电镀厂镀铜废水中含有CN－和Cr2O72-，需要处理达标后才能排放。该..”主要考查你对&&氧化还原反应的配平&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
氧化还原反应的配平
配平简介：化学反应方程式严格遵守质量守恒定律，书写化学反应方程式写出反应物和生成物后，往往左右两边各原子数目不相等，不满足质量守恒定律，这就需要通过配平来解决。配平原则： (1)电子守恒原则：反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到电子的总数相等 (2)电荷守恒原则：若为离子反应，反应前后离子所带正负电荷总数相等 (3)质量守恒原则：反应前后各元素的原子个数相等 配平步骤： (1)一标：标明反应前后化合价有变化的元素的化合价 (2)二等：通过求最小公倍数使化合价升降总值相等 (3)三定：确定氧化剂与还原剂的化学计量数 氧化剂(还原剂)化学计量数=降(升)价的最小公倍数÷1mol氧化剂(还原剂)降(升)价总数 (4)四平：用观察法配平其他物质的化学计量数 (5)五查：检查质量与电荷、电子是否分别守恒 配平技巧： (1)逆向配平法：部分氧化还原反应、自身氧化还原反应等可用逆向配平法，即选择氧化产物、还原产物为基准物来配平（一般从反应物很难配平时，可选用逆向配平法） 例：通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降，确定CrCl3、Cl2的计量数为2和3，然后再用观察法配平。 (2)设“1”配平法：设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)的化学计量数为1，其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。 例：P4O+Cl2→POCl3+P2Cl6 可令P4O前的系数为1，Cl2的系数为x，则 1P4O+xCl2→POCl3+3/2P2Cl6 ，再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平 (3)零价配平法：先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价，然后计算出各元素化合价的升降值，并使元素化合价升降总数相等，最后用观察法配平其他物质的化学计量数。 例：Fe3C+HNO3＝Fe(NO3)3+CO2↑+NO2↑+H2O 复杂化合物Fe3C按照常规方法分析，无法确定其Fe和C的具体化合价，此时可令组成物质的各元素化合价为零价，根据化合价升降法配平。再用观察法确定物质的化学计量数。 (4)整体标价法：当某元素的原子在某化合物中有数个时，可将它作为一个整体对待，根据化合物中元素化合价代数和为零原则予以整体标价。 例：S+Ca(OH)2→CaSx+Ca2S2O3+H2O 生成物CaSx、Ca2S2O3中的Sx、S2作为一个整体标价为-2、+4价，则化合价升降关系为： Sx&&0→-2& 降2×2 S2&&0→+4& 升4×1 即可配平。 (5)缺项配平法：一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量系数，再通过比较反应物与生成物，确定缺项（一般为H2O、H+或OH-），最后观察配平。 (6)有机氧化还原反应的配平：有机物中元素的化合价一般来讲，氢元素显+1价，氧元素显-2价，然后再根据化合价的代数和为零求酸碳元素的平均化合价。 氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤：
一般方法：从左向右配。
步骤：标变价，找变化，求总数，配系数。
标出元素化合价变化的始态和终态
求升价元素或降价元素化合价的变化数
求化合价变化数的最小公倍数，分别作为氧化剂或还原剂的系数
配平变价元素
用观察法配平其他元素
检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律（离子方程式还要看电荷是否守恒）如：
特殊技巧：配平时若同一物质内既有元素的化合价上升又有元素的化合价下降，若从左向右配平较困难，可以采用从右向左配平，成为逆向配平法。&
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与“电镀厂镀铜废水中含有CN－和Cr2O72-，需要处理达标后才能排放。该..”考查相似的试题有：
382113392273339820331998314415382712镀铜铁屑_Fenton氧化反应的一种新催化剂_百度文库
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镀铜铁屑_Fenton氧化反应的一种新催化剂
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你可能喜欢镀铜铁内电解预处理含酚废水的研究--《环境科学与技术》2007年12期
镀铜铁内电解预处理含酚废水的研究
【摘要】：采用镀铜铁内电解法对焦化含酚废水进行预处理,其酚类去除率比传统的铁炭内电解、铁铜内电解高,60min去除率可达71.45%。探讨了pH值、镀铜量、镀铜铁的投加量以及处理时间对处理效果的影响。连续进水小试试验出水水质稳定,酚类去除率在50%左右,不会引起板结问题。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：X703【正文快照】：
酚类化合物是废水中常见的高毒性的难降解有机物,主要来源于石油化工、煤化工、苯酚生产、焦化及酚醛树脂生产等。其主要成分有苯酚、邻甲酚、对甲酚、二甲酚、邻苯二酚及其同系物等。酚类化合物会引起蛋白质变性沉淀,对生物细胞直接产生毒害作用,使生物细胞失去活力,蛋白质
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内电解法处理废水
发布时间： 15:25:39&&中国污水处理工程网
内电解法是利用铁屑作为滤料组成滤池，废水经滤池发生的一系列电化学及物理化学反应使污染物得到处理的一项新型废水处理技术。利用该法对废水进行预处理可降低废水中的CODCr的含量，去除水中色度，提高废水可生化性，并通过混凝作用降低污染负荷。内电解法具有使用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉、操作维护方便等优点。本文总结了国内外对内电解的科研成果，论述其基本原理、工业应用、改进方式及发展中存在的一些问题，并探讨了今后的研究应用及方向。
1 基本原理
内电解法是利用color="#000000"&废水 中的有些组分在有导电介质存在时，自发进行电化学反应，同时兼有絮凝、吸附、共沉淀等综合作用的一种废水处理方法。如铁碳微粒在废水中接触后，利用氧化还原、絮凝等方式去除废水中污染物。
1．1 原电池反应
碳铸铁屑和惰性焦炭颗粒浸于电解质溶液时，形成微小原电池，在其作用空间上形成电场。在电位较低的铁阳极上，铁失去电子生成Fe2+进入溶液，电子流向碳阴极。在阴极附近，溶液中溶解氧吸收电子生成OH－，在偏酸性溶液中，阴极产生新生态[H]，进而形成氢气溢出。电极反应:
阳极(Fe) :
Fe→Fe2++ 2e& E0 (Fe2+/Fe) =-0．44 V (1)
2H++2e→2[H]→H2↑(酸性环境)
E0 (H+ /H2) = 0 V (2)
O2(g) + 2H++2e → H2O2(aq)
E0(O2 /H2O2) = + 0．68 V (3)
O2+4H++ 4e → 2H2O(酸性溶液中)
E0(O2 /H2O) = + 1．23 V (4)
O2+2H2O+4e→ 4OH- (中性或碱性环境中)
E0(O2 /OH) = + 0．40 V (5)
1．2 氢的还原作用
电极阴极产生新生态氢具有较大的活性，能与废水中某些组分发生还原作用，破坏发色物质发色结构，使偶氮基断裂，大分子分解成小分子，硝基化合物还原为胺基化合物，达到脱色的目的且使废水组成向易生化方向转变。
1．3 铁的混凝作用
从阳极得到的Fe2+离子在有氧和碱性条件下会生成Fe(OH)2和Fe(OH)3。具有强吸附能力的Fe(OH)3胶体吸附废水中的悬浮物、一些不溶物及不溶性染料，使其凝聚沉降。
1．4 铁屑的还原吸附和活性炭吸附作用
在弱酸性溶液中，比表面积丰富的铁屑利用其较高的表面活性吸附多种金属离子，促进金属去除。而铸铁是多孔性物质，利用高表面活性吸附废水中有机污染物。活性炭吸附能力强，废水中的固体颗粒易被它吸附。
1．5 电泳作用
在微电池周围电场作用下，废水中胶体状态的带电污染物在静电引力和表面能的作用下，向带有相反电荷的电极移动，附集并沉积在电极上而得以去除。
2 应用研究
现在，内电解法被广泛应用到废水处理工艺中，如石化废水，电镀工艺废水，印染废水，单晶硅工业生产废水，PCB 络合废水等。
2．1 印染废水
张冀鄂等在实验中发现铁屑内电解法在印染废水预处理中，脱色率可达90%以上，去除部分CODCr的同时废水B/C 可达到0．31。张亚静等实验发现铁碳内电解处理污染不严重的印染废水和可溶性染料时，脱色率可达90% 以上，CODCr去除率达70%左右。而利用内电解法和生物有氧过滤结合，处理含有溴乙酸的染料废水，大部分的污染物含量会减少。
2．2 焦化废水
工业中，用生物法处理焦化废水中的氮，需大量硝酸盐回流，还要另加碳源维持微生物生长。处理时间长，投入成本大。潘碌亭等研究得出焦化废水经铁炭内电解处理，污染物质形态和结构发生变化，大分子难降解物质变为小分子易降解物质。且可去除大部分的酚和硫化物，使废水毒性降低。范可等的实验研究得出，内电解法对焦化废水处理后，CODCr去除率为55% ～ 65%，出水CODCr的浓度可以达到钢铁工业污染物排放标准(GB ) 中二级排放标准。
2．3 生活废水
生活废水污染物成分复杂多样，为达处理要求常需几种方法组成处理系统。林美强等用微电解－电解法处理餐饮废水的实验表明，微电解预处理废水可有效去除部分污染物，提高污水导电性，减少电极表面污垢，延长电极寿命，降低处理成本。且在适宜条件下，用铁屑微电解－共沉淀法处理屠宰场废水，色度去除率可达100%，CODCr去除率达92．68%。
2．4 其他废水
在其他实验中，分别利用凝固法、电解法和内电解法对农药生产废水进行预处理。结果显示，内电解是其中处理效果好、成本低的最具潜力方法。蒋珍菊等利用内电解法对油田废水进行处理实验发现，混凝沉降后的油气田废水，在一定条件下通过微电解装置，能完全脱色，COD 大大降低，可生化性提高。且进水水质的差异对去除效果影响不大，工艺简单。
但对有些废水并没有利用内电解法进行大量处理，不仅是因为对铁碳内电解法的原理尚未完全了解，更是因为内电解在处理污水的过程中仍存在一些需要研究改进的缺点。
3 影响因素
由于各种废水中所含污染物种类不同，内电解法所需pH 值也不同。一般由于pH 的降低提高了氧的电极电化，加大微电解电位差，COD 去除率随pH 值的减小而增大。但pH 过低会使溶铁量增大。而过量的H+会与Fe 和Fe(OH)2反应，破坏絮凝体，产生多余有色的Fe2 +。
3．2 铁碳投加比
在铁中加入活性碳，铁与活性碳形成原电池，加快电极反应，提高反应效率。但当碳的体积比铁的体积大时，COD 去除率随着碳投加量的增加而降低。因为碳过量，不仅提高运行成本，而且会抑制微小原电池的电极反应。
3．3 停留时间
停留时间长短决定了反应作用时间的长短。停留时间越长，氧化还原等作用进行得越彻底，但停留时间过长，会使铁的消耗量增加，溶出的Fe2+大量增加，并氧化成为Fe3+，造成色度的增加及后续处理的问题。
3．4 温度的影响
在一定的温度范围内，活化能基本不受温度变化影响，但温度升高增加反应物质的内能，有利于提高反应速度。从之前的实验来看，温度提高，电解速度增大，色度去除率增加。
3．5 曝气的影响
曝气可提高溶解氧浓度，增加原电池的阴极电极电势，加大原电池的电化学腐蚀动力，同时产生有利于反应的中间产物。其产生的气泡有利于溶液中铁碳填料的混合，可使填料相互摩擦而去除其表面沉积的钝化膜。但是，过大的曝气量会减少铁碳的接触，影响原电池反应。
4 存在问题
目前，虽然对内电解法进行了多方面的实验研究和应用，但在理论上，对其反应过程中电极上实际发生的反应机理，反应产物和反应动力等方面仍有待继续深入研究，在运用中，内电解法也存在一定的问题需要改进和加强。
4．1 CODCr去除效果不明显
张冀鄂等发现铁碳内电解去除CODCr效果不是很明显，尤其是对高色度高浓度的印染废水。肖羽堂等采用铁屑－煤渣联合处理染料化工厂的二硝基氯化苯废水，COD 去除率仅69．6%以上。何明等利用铁屑内电解法处理PCB 络合废水中，有机物COD 的去除率仅有20%左右。
4．2 铁屑结块
内电解絮凝床中最常用的填料为钢铁屑和铸铁。钢铁屑含碳量低，内电解反应慢，处理效果差; 铸铁屑中含碳量高，处理效果好，但铁屑强度低、易压碎，随处理时间的增加，铁屑的粒径逐渐减小，而铸铁屑强度低，易被压碎成粉末状而结块，降低了内电解的处理效率。
4．3 絮凝床堵塞
随内电解法絮凝床运行时间的增长，填料中聚集悬浮物增多，加上金属化物的浓集，易将填料孔隙堵塞，需定期反冲。但铁屑密度大，需较强的冲洗强度，工程应用中须配套较大的设备，投资增大。
5 改进工艺
5．1 添加剂强化铁碳预处理
吴烈善在模拟印染废水实验研究中发现氯化铁对铁碳内电解反应有促进作用，投加氯化铵可促进COD 的去除。铁碳内电解预处理段增加铁离子含量可以改善后续工艺活性污泥沉降性能，提高COD 去除率。樊金红等实验中发现催化剂可改善内电解法在中性或碱性废水中的处理效果，尤其是增加其在碱性废水中的处理能力。在其他实验中也发现，铁碳比例合适时，加入催化剂如一定量的无机催化剂、溴化十六烷基、沸石等，铁碳内电解处理污水效果也会增加。具体参见更多相关技术文档。
5．2 微波协同内电解作用
铁屑可以吸收微波能，当能量聚积到一定程度，温度达到气体着火点，会出现金属打火，气体致电现象，在常压下微波场内形成一种非稳态的放电等离子体，使铁屑表面结构发生明显改变。铁屑剧烈的“打火”在产生等离子体的同时也激发产生Fe3+、Fe2+以及强氧化剂O3，电弧(紫外光) 等，可以强化铁屑表面及孔隙中的有机物降解。
5．3 增强型内电解增强型内电解是将铜混入铁或者在铁表面镀铜，以提高处理速度和效果的方法。黄浪等研究了镀铜铁屑-H2O2法预处理油田酸化废水。李国清采用镀铜铁屑-H2O2催化氧化降解处理含酚废水，实验表明脱色率和COD 去除率均有很大提高。
5．4 高压脉冲协同内电解
铁碳在4-氯酚中形成大量的微电池，利用其氧化作用打断有些有机物之间的连接键，从而处理污染物。实验表明，高压脉冲在有铁碳内电解存在的条件下，对有机物的降解率增加，尤其是对污染物4-氯酚的去除率大大增加。
除上述几种方法，还有些其他提高铁碳内电解处理效果的新方向。如与光催化氧化结合处理有机染料废水，利用臭氧协同内电解提高COD 的去处效率，用镀铜磁性粒子强化内电解后处理硝基苯酚废水，内电解结合超声降解碱性品绿染料等。
6 研究及发展展望
由于内电解法在适宜条件下能对COD 进行降解，在改进工艺或与其他方法结合后可以对高浓度COD 的废水进行比较好的处理; 其对废水色度具有良好的去除率，今后可运用于有色废水尤其是染料废水的处理; 内电解法处理后废水生化性能提高可运用在一些需要提高生化性能的污水预处理中。
内电解法作为一种新型的废水处理方法，虽然存在很多的不足和缺陷，但是经过多方面的研究和探索，相信在不久的将来会在废水处理工作中为环境保护做出更大的贡献。（广州化工）