某些工業(yè)廢水中含有鉈元素(Tl),其中三價鉈各物種的分布分?jǐn)?shù)與pH的關(guān)系如圖1所示(已知:某物種的分布分?jǐn)?shù)=平衡時某物種的物質(zhì)的量各物種的物質(zhì)的量之和)。
(1)活性炭、鐵屑、鐵炭混合物、納米MnO2均可作為去除廢水中Tl+和Tl3+的吸附劑。
①相同條件下,分別使用活性炭、鐵屑、鐵屑+活性炭去除溶液中的鉈元素,效果如圖2所示。單獨使用活性炭時,也能除去少量鉈元素,原因是 活性炭具有吸附作用活性炭具有吸附作用。
相同條件下,使用鐵屑+活性炭去除鉈元素的效果遠(yuǎn)好于單獨使用活性炭和單獨使用鐵屑的效果總和。鐵屑+活性炭去除鉈元素的原理可以描述為:鐵碳中鐵失去電子變成Fe2+,被氧化生成Fe3+,F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3膠體,膠體具有吸附作用,能除去鉈元素鐵碳中鐵失去電子變成Fe2+,被氧化生成Fe3+,F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3膠體,膠體具有吸附作用,能除去鉈元素。
②用納米MnO2去除水體中的鉈元素,測得鉈的去除率隨MnO2投加量的變化關(guān)系如圖3所示。在納米MnO2用量不變的情況下,欲提高Tl+的去除效果,可采取的措施是 加氧化劑將Tl+氧化為Tl3+加氧化劑將Tl+氧化為Tl3+。
(2)通過沉淀法也可以去除工業(yè)廢水中的Tl+和Tl3+。
①對于僅含有Tl+的廢水,常用硫酸鹽還原菌(SRB)的催化作用,將有機碳源(以CH2O表示)、SO42-、Tl+一起除去,原理如圖4所示。該圖示對應(yīng)總反應(yīng)的離子方程式為:2CH2O+SO42?+2Tl+ SRB Tl2S↓+2CO2↑+2H2O2CH2O+SO42?+2Tl+ SRB Tl2S↓+2CO2↑+2H2O。
②向含鉈廢水中加入溴水,使Tl+充分氧化成Tl3+,再調(diào)節(jié)溶液pH沉淀鉈元素。當(dāng)pH>8.9時,鉈元素去除率下降,原因可能是 Tl(OH)3沉淀又轉(zhuǎn)化成Tl(OH)4?進(jìn)入溶液Tl(OH)3沉淀又轉(zhuǎn)化成Tl(OH)4?進(jìn)入溶液。
平衡時某物種的物質(zhì)的量
各物種的物質(zhì)的量之和
SRB
SRB
【答案】活性炭具有吸附作用;鐵碳中鐵失去電子變成Fe2+,被氧化生成Fe3+,F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3膠體,膠體具有吸附作用,能除去鉈元素;加氧化劑將Tl+氧化為Tl3+;2CH2O+SO42?+2Tl+ Tl2S↓+2CO2↑+2H2O;Tl(OH)3沉淀又轉(zhuǎn)化成Tl(OH)4?進(jìn)入溶液
SRB
【解答】
【點評】
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3.工業(yè)上常用微生物法、吸收法、電解法、還原法等消除硫、氮等引起的污染。
(1)微生物法脫硫
富含有機物的弱酸性廢水在SBR細(xì)菌作用下產(chǎn)生CH3COOH、H2等物質(zhì),可將廢水中還原為H2S,同時用N2或CO2將H2S從水中吹出,再用堿液吸收。SO2-4
①的空間構(gòu)型為SO2-4
②CH3COOH與在SBR細(xì)菌作用下生成CO2和H2S的離子方程式為SO2-4
③將H2S從水中吹出時,用CO2比N2效果更好,其原因是
(2)吸收法脫硫
煙氣中的SO2可以用“亞硫酸銨吸收法”處理,發(fā)生的反應(yīng)為(NH4)2SO3+SO2+H2O═2NH4HSO3,測得25℃時溶液pH與各組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的變化關(guān)系如圖-1所示.b點時溶液pH=7,則n():n(NH+4)=HSO-3
(3)電解法脫硫
用NaOH吸收后SO2,所得NaHSO3溶液經(jīng)電解后可制取Na2S2O4溶液,反應(yīng)裝置如圖-2所示。電解時每有1molS2生成有O2-4
(4)還原法脫氮
用催化劑協(xié)同納米零價鐵去除水體中。其催化還原反應(yīng)的過程如圖-3所示。NO-3
①該反應(yīng)機理中生成N2的過程可描述為
②過程中去除率及N2生成率如圖-4所示,為有效降低水體中氮元素的含量,宜調(diào)整水體pH為4.2,當(dāng)pH<4.2時,隨pH減小,N2生成率逐漸降低的原因是NO-3發(fā)布:2024/12/30 5:30:2組卷:39引用:4難度:0.5