1. 研究目的与意义
据中国生态环保部颁布的2015年环境统计年报数据显示,2015年我国含铬工业废水排放量为104.4吨,其中含Cr(VI)排放量为23.5吨,最大的工业来源为金属制造业。此外,工业生成过程中也会产生大量的含铬废渣,2011年我国每年铬渣产量已达45万吨,历年来未经处理的铬渣量已累积至4千万吨。未经处理的铬渣直接堆放于环境中,产生的大量浸出液会严重污染周围的水域与土壤。2011年,云南曲靖市一家化工厂将5000吨未处理的铬渣堆放于南盘江边(珠江的源头),使江水中Cr(VI)的浓度超标2000倍,77头牛羊因饮用被Cr(VI)污染的江水而死。离该化工厂最近的兴隆村已变成癌症村,每年至少有6-7人因癌症去世。珠江河口和广州市场的鱼类铬含量为0.084-11.9 mg/kg,超标率达38.1%。河南某化工厂铬渣堆放周围农田土壤铬浓度,结果显示离铬渣堆放2米和6米外的铬浓度分别为2963和448 mg/kg,远高于我国《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)中的II类标准200 mg/kg。2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国土壤铬点位超标率为1.1%,而涉及化工、冶金等工业废弃地的铬点位超标率已高达34.9%。北京某郊区电镀厂周围土壤铬污染,其表层土壤总铬浓度已高达15160.8 mg/kg,其中Cr(VI)浓度为9441.6 mg/kg。据统计,全国已有20%的农田土壤遭受到Cd、As和Cr污染。2016年广东省东部、南部、西部、北部和珠江三角洲地区的农田铬污染调查结果显示,铬均值为49.3 mg/kg,超标点位率为3.75%,超背景值为点位率35.43%。以上调查结果表明,不同地区的河流与农田土壤均已遭受到不同程度的铬污染,严重影响着饮用水、食品安全与人类身体健康。因此,迫切需要采取有效的方法治理铬污染。
环境中Cr的主要来源分为人类行为和自然作用。人为来源主要包括皮革厂和电镀厂工业废水的排放、铬矿等金属的冶炼。随着人类工业化进程的快速推进,Cr是环境中常见的污染物,有多种氧化价态。其中,三价铬(Cr(III))和六价铬(Cr(VI))是自然环境中铬最重要的两种赋存形态,它们的毒性以及可迁移性不同。对于环境来源,Cr在经过雨水冲刷和下渗的同时发生迁移行为,广泛地存在于地表和地下。地表和地下水系统中的Cr(III)经过自然风化或者在其他物质的影响下被氧化为Cr(VI),从而加剧环境中重金属的污染。由于Cr(VI)的毒性和迁移能力都比Cr(III)大,人们在以往研究中更侧重关注如何更有效的降解Cr(VI),而忽略了在环境中Cr(III)的潜在危害。
2. 研究内容和预期目标
本课题主要研究硫化亚铁对Cr(III)在水中氧化性溶解影响研究。了解硫化亚铁对Cr(III)稳定性的影响;证实硫化亚铁是否会对其中的Cr(III)产生氧化作用,其氧化能力如何,是否会影响环境中Cr的可迁移性以及对周围动植物的危害。更深入、清楚地了解自然环境中硫化亚铁对土壤及其地下水的重金属Cr的影响。
3. 研究的方法与步骤
硫化亚铁制备方法:分别按实验需要取定量的四水氯化亚铁与九水硫化钠分别溶解,然后在充满氮气的三通圆底烧瓶内接入搅拌器,由NaS反向滴加FeCl2,滴定过程不能超过10分钟,待反应完成后装管,离心,去离子水洗,冷冻干燥,最后过筛装瓶避光储存。
主要实验方法:
该系列实验均在25℃恒温水浴厌氧条件下进行,根据实验的进度要求,取不同的PH,H2O2滴加量,硫化亚铁添加量分别进行实验,再以第0.5h,1h,2h,3h,4h来定时取样,测出实验样品中Cr(VI)浓度的变化情况,比较得出该反应最适的反应条件。
4. 参考文献
[1]Xue Y, Zheng S, Sun, Z, Zhang Y, Jin W. Alkaline electrochemical advanced oxidation process for chromium oxidation at graphitized multi-walled carbon nanotubes[J]. Chemosphere. 2017, 183, 156–163.
[2]Ye Y, Shan C, Zhang X, Liu H, Wang D, Lv L, Pan B. Water decontamination from Cr(III)-organic complexes based on pyrite/H2O2: performance, mechanism, and validation[J]. Environmental Science amp; Technology. 2018, 52(18), 10657–10664.
[3]Cheng D, Neumann A, Yuan S, Liao W, Qian A. Oxidative degradation of organic contaminants by FeS in the presence of O2[J]. Environmental Science amp; Technology. 2020, 54(7), 4091–4101.
5. 计划与进度安排
1)2024-01-05~2024-02-19查阅文献,完成开题报告;
2)2024-02-20~2024-02-26查阅文献,完成任务书,构建论文框架思路;
3)2024-02-27~2024-05-05完成论文绪论,设计实验思路,分析实验数据,
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