工业含铝废水处理和利用

1、-. z摘 要 本文针对工业含铝废水的处理与利用进展了大量的实验研究。实验中检测了工厂所排废水的根本性质，包括废水处理前后的铝离子含量和PH值等，主要运用化学沉淀法，经过中和、沉淀、过滤等操作使废水中的铝离子以氢氧化铝沉淀的方式脱离，然后将沉淀进展处理得到高纯度硫酸铝，使废水PH在69到达国家排放标准。该方法的实验原理主要是利用铝为两性金属，在不同的PH值的环境中得到的物质的存在方式不同，通过调节PH值，对其进展沉降、过滤而从滤液中别离。滤液经过测定各项指标，确定符合国家标准直接排放。别离后的固体经过酸处理制成硫酸铝。本实验通过平行实验测出沉淀时的最正确PH值和反响时间等条件，同时对于不同种类

2、的碱性试剂与废水反响所得到的实验结果进展分析，讨论其优缺点和得到沉淀的最好方式。本实验中采用的化学沉淀法具有操作简便，本钱低廉，所得产品纯度高的特点。关键字：铝离子，化学沉淀，PH值，两性AbstractIn this thesis, a lot of e*periments were carried out to solve the problem of industrial aluminized wastewater treatment and utilization.At present,a lot of the catalyst used in industry is precious

3、 metal catalyst which aluminum o*ide is as its carrier. Therefore, waste water discharge contains a lot of aluminum ion. If the alumina contained wastewater discharges directly,it can cause certain environmental pollution as well as a serious waste of the aluminum resources. So, the treatments of in

4、dustrial aluminum-containing waste water are of great significance in improving our environment pollution as well as promoting sustainable industrial development.Basic properties of the plant effluentwere testedin this e*periment, including aluminum ion content and PH value before and after the wast

5、e water treatment, and chemical precipitationwas mainly used, through sedimentation, filtration and other operations to make aluminum hydro*ide in the wastewater precipitated out in this way, and then precipitationwas processed to high-purity aluminum sulfate, and the PH of wastewater was 6-9 which

6、reached the national emission standards.In this method, attention should be paid to that in the environment different PH value, the material e*ist in different ways because aluminum is amphotericmetal.By adjusting the PH, using parallel e*periment to measure the best PH value, the reaction time and

7、some other conditions whenprecipitationappeared, thus high purity alumina was obtained. At the same time, the e*perimental results which obtained from the reactions of different kinds of alkaline reagents and wastewater were analyzed, and its advantages and disadvantages as well as the best way to g

8、et precipitation were discussed. This chemical precipitation in the e*periment is easy to operate and costs low. Moreover, its products are of high purity.Key word: aluminum ion, chemical precipitation, PH value, amphoteric目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc27331 1. 文献综述 PAGEREF _Toc27331 7 HYPERLINK l

9、 _Toc21220 1.1 工业废水的种类 PAGEREF _Toc21220 7 HYPERLINK l _Toc18649 1.2 工业废水的处理方法 PAGEREF _Toc18649 8 HYPERLINK l _Toc22048 1.2.1 国外污水处理流程 PAGEREF _Toc22048 8 HYPERLINK l _Toc12875 1.2.2 工业废水的处理方法 PAGEREF _Toc12875 8 HYPERLINK l _Toc23932 1.3 含铝废水的处理方案 PAGEREF _Toc23932 14 HYPERLINK l _Toc31168 1.3.1 含

10、铝废水合成铵明矾 PAGEREF _Toc31168 14 HYPERLINK l _Toc29851 1.3.2 含铝废水制备超细氧化铝 PAGEREF _Toc29851 15 HYPERLINK l _Toc22918 1.3.3 水处理剂聚合氯化铝的制备新研究 PAGEREF _Toc22918 16 HYPERLINK l _Toc7424 1.3.5利用铝制品漂洗废水制备碱式氯化铝 PAGEREF _Toc7424 19 HYPERLINK l _Toc25558 2. 实验局部 PAGEREF _Toc25558 21 HYPERLINK l _Toc25527 2.1 实验试剂

11、 PAGEREF _Toc25527 21 HYPERLINK l _Toc3675 2.2 实验仪器 PAGEREF _Toc3675 22 HYPERLINK l _Toc22857 2.2 废水水样的测定 PAGEREF _Toc22857 23 HYPERLINK l _Toc31451 2.2.1 水样PH的测定 PAGEREF _Toc31451 23 HYPERLINK l _Toc9793 2.2.3 废水主要指标 PAGEREF _Toc9793 29 HYPERLINK l _Toc28206 2.3 实验过程 PAGEREF _Toc28206 29 HYPERLINK

12、l _Toc2241 2.3.1 化学沉淀法 PAGEREF _Toc2241 29 HYPERLINK l _Toc12262 2.3.2 硫酸铝的制备 PAGEREF _Toc12262 31 HYPERLINK l _Toc112732.4 其他方法制得硫酸铝 PAGEREF _Toc11273 33 HYPERLINK l _Toc8286 2.4.1 用碳酸钠代替氢氧化钠 PAGEREF _Toc8286 33 HYPERLINK l _Toc4307 2.4.2 用氨水代替氢氧化钠 PAGEREF _Toc4307 34 HYPERLINK l _Toc4 2.4.3 用磷酸钠代替

13、氢氧化钠 PAGEREF _Toc4 35 HYPERLINK l _Toc13811 3 结果与讨论 PAGEREF _Toc13811 37 HYPERLINK l _Toc31250 3.1 铝标准曲线的绘制 PAGEREF _Toc31250 37 HYPERLINK l _Toc27296 3.2 试剂量的控制 PAGEREF _Toc27296 38 HYPERLINK l _Toc22050 3.3 废水初浓度的控制影响 PAGEREF _Toc22050 39 HYPERLINK l _Toc16459 4 结论 PAGEREF _Toc16459 40 HYPERLINK l

14、 _Toc3894 参考文献 PAGEREF _Toc3894 42 HYPERLINK l _Toc32756 致 PAGEREF _Toc32756 44 工业含铝废水的处理和利用前言 目前，我国化工产业的开展势头十分迅猛，随之带来的不仅仅是国家经济的进一步开展，化工厂排放的工业三废所造成的严重污染，也成为国民政府重点关注的问题所在。 随着改革开放步伐的日益加速，我国的城市化也进入了快速开展的时期，城镇人口数持续增长，但我国却是个水资源短缺，水灾频繁的国家，人均占水量在世界排名第110位，是联合国认定的十三个贫水国家之一。但就是这样的状况，我国仍旧在每年约有1/3 的工业废水未经处理就直接

15、排入水域，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占32.2%。由此可见，废水的处理与再利用是经济开展和水资源保护的主要组成局部。现如今，英国、德国、芬兰、荷兰等欧洲国家均已投资对因工业革命和经济开展带来的水污染进展治理。 目前，我国工业采用的催化剂都是以氧化铝作为载体的重金属催化剂，在溶解催化剂中贵金属的同时，也将铝溶解在酸液中，以至残液具有很强的酸性，并含有大量的铝离子。同时，随着近代工业高速开展，铝型材在工业生产、建筑及民用材料中应用愈来愈广泛，由于铝型材加工业是近年开展起来的新兴工业，产生的酸洗废水多数工厂都未经处理而排放。虽然废水排放标准中对铝浓度没有限制，但在很多工业废水中，铝仍以污染物

16、的形式存在，如果不加处理，会导致环境的污染，铝资源的浪费甚至对人类的安康造成危害。近代医学说明过量的摄取铝会引起老年痴呆，肾衰竭，骨质疏松症，尿毒症等疾病。因此，含铝废水资源化的研究是十分紧迫的任务。 国外的学者对于含铝废水的处理做了大量的研究。目前主要使用的方法分为三类：第一类是化学法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体公沉淀法、化学复原法、电化学复原法等，它的缺点是可能会造成二次污染；第二类是物理化学法，它是在不改变废水中物质的化学形态下进展吸附、浓缩、别离等操作，包括混凝、气浮、吸附、膜别离等；第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮

17、凝、生物化学法和植物生态修复等，它具有效果好，投资少，不产生二次污染的特点。 本文主要研究化学法中的化学沉淀法，经过中和、沉淀、过滤等操作使废水中的铝离子以氢氧化铝沉淀的方式脱离，然后将沉淀进展处理得到高纯度硫酸铝，使废水PH在69到达国家排放标准。该方法中应注意由于铝为两性金属，在不同的PH值的环境中得到的物质的存在方式不同，通过调节PH值，用平行实验测出沉淀时的最正确PH值和反响时间等条件，从而得到高纯度的硫酸铝。 随着我国石油、化工、环保等工业的开展.，金属催化剂的用量不断，随之排放的含铝废水也在逐步增加。含铝废水假设直接排放不仅会造成一定的环境污染还伴有着严重的铝资源浪费。所以，处理工

18、业含铝废水对于改善我国的环境污染和促进化工业可持续开展有着重大的意义。文献综述1.1 工业废水的种类工业废水的定义：工业企业的各行各业在生产过程中排出的废水，均称为工业废水。包括生产污水被污染的工业废水、生产废水生产过程中排出的未受污染或受轻微污染以及水温稍有升高的排水如冷却水、热排水等和生活污水3种。工业废水的分类：按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，含无机污染物为主的为无机废水，这类废水主要含有重金属盐类如Pb2+、Cd2+、Cr6+、Fe2+、Hg2+或高浓度阴离子如F-、AsO43-、-、Cl-、SO42-等，一般采用物理、化学如化学沉淀、沉降等工艺处理；含有机污染物为主的为有机

19、废水，包括可降解和不可降解两类，对于可生物降解的有机废水可以考虑采用生物处理工艺。例如电镀废水和矿物加工过程的废水，是无机废水；食品或石油加工过程的废水，是有机废水。按照行业的产品加工对象分类。如冶金废水、造纸废水、炼焦废水、金属酸洗废水、纺织印染废水、制革废水、农药废水、化纤废水等等。第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类，如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。这种分类方法的优点是突出了废水中主要污染物成分，可针对性地考虑处理方法或进展回收利用1.2 工业废水的处理方法 国外污水处理流程 现代污水处

20、理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。 一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大局部只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD 一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。 二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD 物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物到达排放标准。 三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。 工业废水的处理方法化学法 化学法主要包快化学沉淀法和电解法

21、。化学沉淀法 化学沉淀法的原理是通过化学反响使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和别离使沉淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。中和沉淀法 在含重金属的废水中参加碱进展中和反响，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以别离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点：中和沉淀后，废水中假设pH值高，需要中和处理后才可排放；(2)废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有zn、Pb、sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制pH值， 实行分段沉淀；废水中有些阴离子如：卤素、氰根、腐植

22、质等有可能与重金属形成络合物， 因此要在中和之前需经过预处理；(4)有些颗粒小，不易沉淀，则需参加絮凝剂辅助沉淀生成。硫化物沉淀法 该方法是通过向废水中投加硫化剂, 使金属离子与硫化物反响, 生成难溶的金属硫化物沉淀从而得以别离的方法。硫化剂可采用硫化钠、硫化氢或硫化亚铁等。此法的优点是生成的金属硫化物的溶解度比金属氢氧化物的溶解度小, 处理效果比氢氧化物沉淀更好, 而且残渣量少,含水率低, 而且反响的pH值在79之间，处理后的废水一般不用中和，便于回收有用金属。缺点是硫化物价格高，硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。为了防止二次污染问

23、题，英国学者研究出了改良的硫化物沉淀法，即在需处理的废水中有选择性的参加硫化物离子和另一重金属离子(该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高)。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解，这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先别离出来， 同时防止有害气体硫化氢生成和硫化物离子残留问题。铁氧体法 铁氧体是由铁离子、氧离子以及其它金属离子所组成的氧化物, 是一种具有铁磁性的半导体。铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理开展起来的，利用铁氧体反响, 把废水中的二价或三价金属离子,充填到铁氧体尖晶石的晶格中去, 从而得到沉淀别离的方法。在含Cr

24、废水中参加过量的FeSO4 ，使Cr6+ 复原成Cr3+ ，Fe2+氧化成Fe3+ ，调节pH值至8左右，使Fe离子13Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并参加氢氧化物不断反响，形成铬铁氧体。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高，易于固液别离和脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外，特别适用于含重金属离子的电镀混合废水 。铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热(约70。C)，能耗较高，处理后盐度高，而且有不能处理含Hg和络合物废水的缺点。 2.电解法 电解法是利用金属的电化学性质，金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中别离出来，然后加以利用。按照

25、阳极类型不同, 将电解法分为电解沉淀法和回收重金属电解法两类。电解法主要用于电镀废水的处理，具有去除率高、无二次污染、设备简单、占地小、操作管理方便、而且可以回收有价金属所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有3O多种废水溶液中的金属离子可进展电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术，能减少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金属，已应用于废水的治理。这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降得很低、电耗大、出水水质差、废水处理量小。所以，电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。近年来， 电解法迅速开展，并对铁屑电解进展了深入研究，利用铁屑电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好

26、的去除效果。物理化学法离子交换法 离子交换法是利用离于交换剂的交换基团, 与废水中的金属离子进展交换反响, 将金属离子置换到交换剂上予以除去的方法。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力，多数情况下离子是先被吸附，再被交换，离子交换剂具有吸附、交换双重作用。用离子交换法处理重金属废水, 如Cu2+ 、Zn2+ 、Cd2+ 等, 可以采用阳离子交换树脂; 而以阴离子形式存在的金属离子络合物或酸根(HgCl2- 、Cr2 O72 -等) , 则需用阴离子交换树脂予以除去。几年来，国外学者就离子交换剂的研制开开展开了大量的研究工作 ，应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石、

27、膨润土。膜别离技术 膜别离法包括反渗透法、电渗析法、扩散渗折法、液膜法和超滤法等。膜别离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的根底上，将溶剂和溶质进展别离或浓缩的方法，由于膜过滤技术具有别离效率高、节能、设备简单、操作方便等优点，使其在废水处理领域有很大的开展潜力。但由于工业废水往往含有酸、碱、油等物质，处理条件比较苛刻，因此，处理废水使用的膜必须具有较好的材料性能，从而在苛刻的条件下保持良好的别离性能和较长的使用寿命。从这方面来看，开发抗污染等性能优良的过滤膜具有重要的战略意义。吸附法该方法是利用吸附剂外表活性对重金属的吸引将废水中的重金属离子除去的方法。吸附

28、剂种类很多，常用的有活性炭，活性炭可以同时吸附多种重金属离子，吸附容量大。但活性炭价格贵，使用寿命短，需再生，操作费用高。吸附法由于占地面积小、工艺简单、操作方便、无二次污染, 特别适用于处理含低浓度金属离子的废水。生物化学法生物絮凝法 生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代物进展絮凝沉淀的一种除污方法 。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外、具有絮凝活性的代物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白和聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。由于多数微生物具有一定线性构造，有的外表具有较高电荷或较强的亲水性，能与颗粒通过各种作用相结合，起到很

29、好的絮凝效果。目前开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母菌和藻类等共l7种。其中对重金属有絮凝作用的有l2种。王国惠 从活性污泥中筛选到一株产絮凝剂的菌株WJ2100。该菌株产絮凝剂的适宜pH为6.5，对Na+、K+、Ca2+和Fe3+ 均有较好的促絮凝作用，Ca2+ 尤为显著。康建雄等进展了生物絮凝剂Pullulan絮凝水中Pb2+的试验，探讨了Pullulan与电解质A1Cl3+的复合比、絮凝溶液pH值以及初始Pb2+浓度对絮凝效果的影响。结果说明，在PullMan与A1C13+用量比为4：11、溶液pH值为657、Pb2+初始浓度为10、25、60和100 mgL时，分别投

30、加8、25、40、80 mgL的Pullulan，对Pb2+的去除率可达最高，分别为7386 、7630 、7707 和8119 。6次重复性试验说明，PullMan的絮凝效果具有较高的稳定性。生物絮凝法具有无机絮凝剂和合成有机絮凝法无法比较的优点，处理废水平安方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，虽然当前也存在着生产本钱较高、活体絮凝剂保存困难、难以进展工业化生产的难题，大局部生物絮凝剂还处于探索研究阶段，但微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因此微生物絮凝法具有广阔的开展前景。植物修复法 植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重

31、金属含量， 以到达治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属，主要有三局部组成：利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性，从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来，富集并输送到植物根部可收割局部和植物地上枝条局部。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条，降低土壤或水体中的重金属浓度。 在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。植物修复法与其他的方法相比具有技

32、术和经济上的双重优势，实施较简便、本钱较低 和对环境扰动少。种植植物不仅可以净化和美化环境，而且在去除土壤中重金属污染物的同时，可以从富含金属的植物残体中回收贵重金属，取得直接的经济效益。缺点是治理效率较低，不能治理重污染土壤。1.3 含铝废水的处理方案 含铝废水合成铵明矾实验过程 从*工厂铝型材车间取得实际酸洗废水样，分析得知：AI3+含量为20.95 g/L；H+为4.09 mol/L；SO42-为423.77 g/L。 取废水样100 mL，逐滴参加0.7 mol/L 的(NH4)2SO4溶液，直到不再出现沉淀为止，此时恰好需(NH4)2SO4溶液100 mL；然后过滤反响液，枯燥滤渣、

33、称重，得31.05 g铵明矾NH4Al(SO4)2。对过滤后的上清液分析得出：AI3+ 含量为1.81 g/L；SO42-含量为172.03 L。由此可算出铝的回收率为91.36 。 将过滤后的上清液加热煮沸15 min，然后置于容器中，在60C的温度下参加N H3，将溶液的pH值调至910，使其进展反响；待反响完毕后，蒸发溶液，至结晶析出为止；结晶物为硫酸铵(NH4)2SO4，冷却、枯燥后，重量为23.76 g，产品纯度为99.7。因此，在合成铵明矾的过程中，实际上只消耗了NH3。铵明矾纯度分析 铵明矾的分子式为NH4Al(SO4)2，称取制得的铵明矾2.0357 g溶于适量的水中。分别测得

34、各物质含量Al3+ 0.2306 g；SO42-1.6282 g；NH4+O.1544 g Al3+/SO42-=0.2306/1.6282=27/962 Al3+/NH4+ =0.2306/O.1544=27/18 分子组成比NH4+ ：Al3+：SO42-=1：1：2， 所以，铵明矾的纯度为：0.2306+1.6282+0.1544)/2.0357100%=98.89% 含铝废水制备超细氧化铝实验方法和结果 SiO2的溶解度与pH值的关系，如表1所示。由表1可知，SiO2的溶解度在pH10.50，生成物以三水氧化铝或三水氧化铝和拟薄水铝石混合物为主，当PH在10.50，以拟薄水铝石为主，当

35、PH9.0时，生成物根本上为丝钠铝石。因此本实验通过CO2转子流量计控制CO2流量为0.1m3/h左右，PH值在1011之间，得到了叫为理想的拟薄水铝石。老化、灼烧过程的影响：在通常条件下，老化PH值对水合氧化铝晶型及拟薄水铝石质量影响较大。本实验财通三水铝石在500 左右灼烧，得到活性氧化铝。用生物显微镜观察产品的外观形状，为白色球状。利用铝制品漂洗废水制备碱式氯化铝 实验原理 铝制品漂洗排放废水成分主要是铝和氢氧化钠反响生成偏铝酸钠，用盐酸中和生成氢氧化铝絮状沉淀，在用盐酸生成氯化铝。NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3+NaCl Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O 碱

36、性氯化铝是氯化铝和氢氧化铝之间的中间水解产物，羟基的多少会影响碱式氯化铝的聚合度，从而影响到产品的凝聚能力和混凝效果。碱式氯化铝中羟(OH)的多少用盐基度表示。 盐基度=1OH3Al100，式中OH、A1分别为羟基、铝的摩尔浓度。AlCl3+Al(OH)3 = Al2(OH)3Cl3最后调整反响产物的盐基度，即得到碱式氯化铝。工艺流程参加硫酸溶液参加NaOH溶液漏斗过滤工业废水 清夜排出废液PH在69 静置一小时溶液中出现絮状沉淀用PH试纸测的试剂PH范围在68取下烧杯，冷却自然结晶成硫酸铝电炉上蒸发沉淀溶解放在石棉网上加热参加硫酸溶液得到AlOH3沉淀抽滤图 1.1 制备硫酸铝工艺流程2.实

37、验局部2.1 实验试剂实验所用试剂见表2.1。表2.1 实验试剂药品名称分子式厂家纯度氢氧化钠NaOH化学试剂厂分析纯无水碳酸钠Na2CO3市试剂五厂分析纯磷酸三钠Na3PO412H2O市试剂五厂分析纯氨水NH4OH市东陵区红日化工厂分析纯硝酸HNO3市新化试剂厂分析纯硫酸H2SO4化学试剂厂分析纯铝粉Al市东兴试剂厂分析纯硫酸镁MgSO47H2O市试剂一厂分析纯邻苯二酚紫C9H14O7S*市化学试剂研究所分析纯抗坏血酸C6H8O6东兴试剂厂分析纯1.10菲啰啉C12H8N2H2O市试剂三厂分析纯氯化钾KCl市试剂四厂分析纯2.2 实验仪器实验所用仪器见表2.2表2.2 实验仪器实验仪器使用数

38、量烧杯1000 ml1个烧杯50 ml,100 ml,200 ml)假设干容量瓶 50 ml，100 ml假设干容量瓶250 ml5个锥形瓶200 ml5个移液管1 ml,5 ml,10 ml2只量筒10 ml,25 ml,50 ml,100 ml1个滴管3个洗瓶1个药匙1个漏斗1个吸耳球1个精细PH试纸假设干铁架台1台721型分光光度计1台PHS-3B精细PH计厂家1台续表2.2实验仪器使用数量分析天平1台2.2 废水水样的测定 水样PH的测定实验仪器与试剂：PHS-3B精细PH计，容量瓶250 ml两支，烧杯100 ml 三个，PH4.00的标准缓冲溶液，PH6.86的标准缓冲溶液， 3m

39、ol/L的KCl溶液。实验步骤：标准缓冲溶液的配置 准备好配置标准缓冲溶液所需的化学试剂，检查包 装袋上注明的试剂名称、25 的pH值、配制溶液的体积250 ml和生产厂家等。取出PH 4.00的化学试剂的包装袋，剪开上端一角，将试剂倒入烧杯中。用少量纯水冲洗包装袋的外表，将袋中剩余局部洗入烧杯，重复三次。向烧杯加注纯水，一直到约80 ml100 ml，用玻璃棒搅动直至试剂全部溶解，将溶液转移到250 ml的容量瓶；用20 ml30 ml纯水清洗烧杯，并将清洗液转移到容量瓶中，如此重复3次，最后定容。在配制完成的标准缓冲溶液的容量瓶上，贴好标签，标签上标注标准缓冲溶液的PH为4.00。同样步骤

40、配置出PH 6.86的标准缓冲溶液，定容后在容量瓶上作出标定。PH计的矫正 将3 mol/L的氯化钾放入复合电极中作为传导介质，接通电源，翻开开关，并将功能开关置PH档，接上复合电极预热20 min，温度补偿器置于被测溶液温度的刻度上。使用时把斜率旋钮刻度置于100%处，用去离子水清洗冲洗复合电极，再用滤纸将其擦干。然后将PH6.86标准溶液25ml倒入已用水洗净并擦干的塑料烧杯中，洗涤烧杯和复合电极后倒掉，再参加20mlPH6.86标准溶液于塑料烧杯中，将复合电极插入于溶液中，轻轻摇晃烧杯使得液面晃动，用仪器定位旋钮，调至读数6.86，直到稳定。把电极从PH 6.86的标准缓冲溶液中取出，用

41、去离子水清洗干净，并用滤纸吸干，插入PH 4.00的标准缓冲溶液中，再调节斜率旋钮，使仪器显示4.00。水样的PH的测定 将水样稀释一定的倍数，用精细PH试纸测试水样PH值大于1，小于9，将复合电极从缓冲溶液取出，用去离子水清洗，然后用滤纸将水分吸干，将电极放入装有一定量的稀释水样的烧杯中，慢慢转动烧杯，注意不要让电极接触到容器壁或容器底。屡次测量，取得平均值。缓冲溶液的保存与使用 缓冲溶液用带盖试剂瓶保存，瓶盖盖严。在常温下保存和使用标准缓冲溶液时，应防止太阳直射。发现标准缓冲溶液中有浑浊、沉淀出现，应立即停顿使用，重新配制。使用中考前须知如果仪器不关机，可以连续测定，一旦关机就要校准。但1

42、2小时即使不关机也必须校准一次。PH计在进展PH值测量时，要保证电极的球泡完全进入到被测量介质，这样才能获得更加准确的测量结果。玻璃电极放入待测溶液测量时，轻轻转动烧杯，使得液面晃动，但要注意不要碰到玻璃壁和玻璃底，否则电极容易损坏并且造成所测量的数值不准确。结果讨论 水样稀释不同倍数的PH值，见下表2.3，表 2.3 不同水样PH值稀释倍数48163060PH值1.001.351.441.541.65根据计算可以得到，原水样的PH值为0.40，根据PH值与浓度的关系： PH = - lgC可以得到原水样中H+的浓度是0.3981 mol/L,由图2.1可以看出，随着稀释倍数的增加，PH值的增

43、加慢慢趋于平缓。图 2.1 稀释水样PH值 水样中铝含量的测定实验仪器：722分光光度计，250 ml容量瓶三个，50 ml和100 ml容量瓶 假设干，100 ml烧杯假设干，平底烧瓶假设干，1 ml和5 ml的移液管。 实验试剂：硝酸1:1溶液，七水硫酸镁，抗坏血酸，1.10菲啰啉，铝粉，邻苯二酚紫， 碳酸氢钠。所需溶液的配置酸化水 将2.0 ml的硝酸放入500 ml的去离子水中。铝标准储藏溶液:1000 mg/L 称取50 mg铝粉(准确至士0.5 mg)，加人少量水和0.5 mL硝酸溶液，使铝溶解在50 ml容量瓶中，等溶解完全，用水稀释到刻度。 铝标准溶液 ：10 mg/L 移取1

44、.0 m L铝储藏溶液置于100 ml容量瓶中，然后用酸化水稀释到刻度。混合试剂 取0.5 ml硝酸放人一个100 ml塑料烧杯中，加人约35 ml水。在上述溶液中，加人12.5 g 七水硫酸镁(MgS047H20),2.5 g 抗坏血酸，0.125 g 1 ,10一菲哆琳(一水合物)(C12H8N2H2O)和2.5 ml铝标准溶液。然后转移到100 ml容量瓶中，用水稀释至刻度。邻苯二酚紫溶液：0.5 g/L 将0.025 g邻苯二酚紫放在烧杯中参加10 ml离子水，溶解之后放入50 ml的容量瓶中，用水稀释至刻度。六次甲基四胺缓冲溶液 称取105 g六次甲基四胺在烧杯中用100 ml的去离

45、子水溶解，待溶解后放入250 ml容量瓶中定容。标准参比溶液的制备 分别用移液管移取0 ml(空白)，1.00 ml,2.00 ml,3.00 ml,4.00 ml,5.00 ml的铝标准溶液，置于100 ml容量瓶中，用酸化水稀释至刻度。显色 分别吸取25.00 ml的标准参比溶液于100 ml的烧杯中，在各个烧杯中按照以下的顺序参加试剂，每参加一种后均要要均。1.0 ml混合试剂；1.0 ml邻苯二酚紫溶液；5.0 ml六次甲基四胺缓冲溶液。 分别用标签标定05号，放置15 min后用分光光度计在波长580 nm处，测定出各个溶液的吸光值，其实酸化水作为参比溶液，即0号。整个测量应在1 h

46、之完成，测量之前分光光度计先预热20 min。实验结果 通过分光光度计测得的各个铝标准溶液所对应的吸光度值，见下表2.4 表 2.4 名称所取标液012345吸光度00.10.150.2550.380.58 将水样稀释100倍，吸取25 ml的水样置于100 ml的烧杯之中，参加显色试剂，1.0 ml混合试剂；1.0 ml邻苯二酚紫溶液；5.0 ml六次甲基四胺缓冲溶液,摇匀后静置15 min，然后按照标准溶液的测定方式，测出水样的吸光度值为0.175。结果计算 样品中铝的含量以质量浓度A1，按照式计算A1 =( AS-ASO)式中：AS 水样的吸光值；ASO空白的吸光值；校准曲线的斜率。A1

47、 的误差在校准曲线的5%。 测得水样的吸光度是0.175，根据算式，可以得到废水在稀释100倍后铝含量为224gL-1,从而可以得到原废水的含铝量是0.8296 mol/L。 废水主要指标 测得原废水的各项指标，见表2.5。表 2.5 原废水的指标指标Al3+mol/LPH值值0.82960.42.3 实验过程 化学沉淀法实验原理由于铝在不同的pH值溶液中的存在方式不同，其中以pH值为6.58.5时，溶解度最小，AlOH3以胶状沉淀的形式存在于水中。在偏酸性溶液中以游离Al3+形式存在，在碱过量的情况下，AlOH3会和氢氧根离子反响，生成AlO2，反响式如下： Al3+ 3OH AlOH3Al

48、OH3+OH AlO2+2H2O 上述结果中已经知道原废水中的含铝量为0.8296 mol/L，则经过计算在100 ml的原水中应该参加的NaOH的理论值是13.27 g,由于水样本身呈酸性，则实际值应比理论值多，用来中和废水中的酸，在逐渐参加氢氧化钠溶液的过程中，废水中先生成乳白色的AlOH3胶状沉淀，随着氢氧化钠参加过量，沉淀逐渐消失，由于原水样中含有铁离子，会和氢氧化钠生成棕红色的FeOH3沉淀，可在最后用漏斗过滤，除去。实验仪器与试剂仪器：烧杯，玻璃棒，天平，药匙，量筒，漏斗，滤纸，铁架台；试剂：氢氧化钠，6 mol/L硫酸。实验步骤先称取14.86 g的氢氧化钠溶解于100 ml的水

49、中，在另一烧杯中装取100 ml的原水样，将溶解好的氢氧化钠溶液用玻璃棒缓缓引流到水样之中，同时要进展搅拌，在引流的过程中，会有大量的白色胶乳装沉淀生成，然后逐渐溶解，过程中放出大量的热，最后液体中会剩有少量的棕红色沉淀。将放有滤纸的漏斗安装在铁架台上，用玻璃棒缓缓引流，将上述带有棕红色沉溶液过滤，除去沉淀，得到清夜。向清夜中缓缓注入20 ml的6 mol/L H2SO4，用玻璃棒搅拌，搅拌中会出现少量的白色乳状沉淀，注入的过程中用PH试纸确保溶液的PH值的围在68之间。将溶液静置1个小时，溶液分层，此时到达了AlOH3沉淀析出的最正确时间。将上层清夜小心出去，留下底部的沉淀局部，即为AlOH

50、3沉淀。考前须知 实验中氢氧化钠一定要加过量，使得AlOH3沉淀生成后在逐渐溶解，这样可以确保废水中的铝离子完全的反响。参加氢氧化钠的实际值一定要比理论值高，高出的局部是用来综合原废水中的酸，由于原废水中的H+的浓度可知是0.3981 mol/L，经计算，对参加的氢氧化钠应该是1.6 g，所以实际参加氢氧化钠的量是14.87 g。并且在实验过程中要注意PH值的控制，要使得PH值到达69之间，才能符合国家的排放标准，可以排放。 硫酸铝的制备实验原理 用上述化学沉淀法制得的AlOH3沉淀和硫酸反响，可制得硫酸铝，反响的化学方程式：2AlOH3+3H2SO4=Al2SO43+6H2O 将含铝量为0.

51、8259 mol/L作为理论值，参加的6 mol/L H2SO4的体积是20.65 ml。反响完毕后，冷却结晶可得到Al2SO4318 H2O。在经过重结晶可得到高纯度的Al2SO4318 H2O晶体。实验仪器和试剂仪器：烧杯，玻璃棒，量筒，电炉石棉网试剂：6 mol/L H2SO4，AlOH3沉淀实验步骤用量筒量取20 ml的6 mol/L H2SO4溶液，缓缓注入上述带有AlOH3沉淀的烧杯中，并不断地用玻璃棒搅拌，使得溶液充分混合。将烧杯放在电炉上的石棉网上加热，用玻璃棒顺时针搅动，使得沉淀快速溶解并且反响完全。如果溶液中仍旧有少量的沉淀，可用胶头滴管逐滴滴加H2SO4，直到沉淀完全溶解

52、。将溶液继续放在电炉上加热，将多余的水分蒸发，利于之后的结晶。将烧杯取下，在室温下冷却结晶，结晶时间在10个小时以上。结晶出的除了Al2SO4318 H2O，还有少量的NaOH晶体，参加少量水，进展重结晶，最后可得到高纯度的Al2SO4318 H2O晶体。处理后水样按照,2.2.2检测处理后的水样指标，结果见表2.6。硫酸铝的产率 实验完毕后，称的重结晶后的硫酸铝Al2SO4318 H2O晶体为2.4941 g，产率为90.69%。2.4 其他方法制得硫酸铝 用碳酸钠代替氢氧化钠实验原理 碳酸钠是一种强碱弱酸盐，本身带有碱性，和原废水中的铝离子反响可生成AlOH3沉淀，同时放出大量的二氧化碳。

53、参加过量的碳酸钠可以使得废水中的铝离子反响完全。反响离子式：CO32- + H2OCO2+ 2OH- Al3+ 3OH AlOH3实验仪器 烧杯，量筒，玻璃棒，天平实验试剂 碳酸钠溶液，6 mol/L H2SO4，实验步骤取15.30g的碳酸钠溶解在100 ml的水中，溶解后用玻璃棒引流缓缓注入100 ml的水样中，同时用玻璃棒顺时针搅动，确保反响充分，搅动是会产生大量的热和伴有气泡的生成。静置一小时后，会发现有明显的固液别离将上层清夜滤掉，向烧杯中参加20 ml 6 mol/L的 H2SO4在电炉上加热，同时用玻璃棒搅拌，直至沉淀完全溶解。假设还有未溶解的沉淀，可适当滴入H2SO4，直到溶液

54、完全澄清。在电炉上蒸发掉多余水分，将烧杯取下，在室温下冷却结晶，结晶时间在10个小时以上。由于碳酸钠加的过量，结晶后除了硫酸铝Al2SO4318 H2O晶体，还会有大量的碳酸钠晶体析出，参加少量的水进展重结晶。处理后水样按照,2.2.2检测处理后的水样指标，结果见表2.6。 用氨水代替氢氧化钠实验原理 氨水是一种弱碱，可与废水中的铝离子生成AlOH3沉淀，离子式：NH3H2O NH4+ + OH-Al3+ 3OH AlOH3H+ + OH- H2O 由于上式中可以看出，氨水与废水中的铝离子反响消耗了其3倍的量，加上与废水中的酸反响消耗了1 mol。则所加的氨水量和铝离子的含量应为4:1的关系，

55、但由于氨水极易挥发，应参加过量。实验仪器 烧杯，量筒，玻璃棒，天平。实验试剂 氨水，6 mol/L H2SO4.。实验步骤 在通风橱，取23.60 ml的氨水稀释至100 ml，然后缓缓注入放有100 ml废水的烧杯中，同时进展搅拌，使得反响充分进展，加盖静置一个小时，按照的实验步骤制得硫酸铝Al2SO4318 H2O晶体。处理后水样按照2.2.1,2.2.2检测处理后的水样指标，结果见表2.6。 用磷酸钠代替氢氧化钠实验原理 磷酸钠在水溶液中呈碱性，可以与废水中的铝离子反响生成磷酸铝和氢氧化铝。磷酸铝呈现白色，不溶于水。固液别离后的沉淀含有两种沉淀，不易别离。反响离子式：PO43- + H2

56、O OH- + HPO42-Al3+ + 3OH AlOH3Al3+ +PO43- AlPO4实验仪器烧杯、天平、抽滤装置、玻璃棒、量筒。实验试剂磷酸三钠，6 mol/L H2SO4.。实验步骤 取100废液于500ml烧杯中，量取磷酸三钠固体11.6g溶于100ml水中。将磷酸三钠溶液缓缓倒入装有废液的烧杯中，同时用玻璃棒搅拌，使反响充分进展，加盖静置一小时后，使得固液别离。然后按照,2.2.2检测处理后的水样指标，结果见表2.6。表 2.6 排除液体的指标药品NaOHNa2CO3氨水Na3PO4Al3+mol/L0.0660.0540.0870.043PH值6.509.009.438.59

57、3. 结果与讨论3.1 铝标准曲线的绘制 废水中铝含量的分析采用分光光度法，在580 nm波长下用721分光光度计测得铝标准溶液在100 gL-1,200 gL-1,300 gL-1,400 gL-1,500 gL-1浓度透过率，横坐标为铝的质量溶度A1为横坐标，对应的标准溶液的吸光值A为纵坐标，绘制标准曲线，如图3.1所示。图3.1 铝含量的标准曲线 通过线性拟合，该标准曲线方程为Y = 0.105* -0.06 (其中Y为吸光度，*为铝的质量浓度。结果说明，铝浓度在200500gL-1的围，线性关系良好。可以推算出，水样在吸光度值为0.175是所对应的质量浓度是224 gL-1。原废水的铝

58、含量为0.8296 mol/L。3.2 试剂量的控制 在中原水的PH值为0.40，由于原废水显酸性，所以在2.3.1中的中和沉淀碱的量需为过量，则参加的过量的碱的计算方法如下： PH = - lgC C = 1/10PH = 1/100.4 =0.3981 mol/L 由于H+ + OH- H2O，则氢氧化钠和氢离子的比例应为1:1的关系，100 ml的水样中，含有氢离子0.03981 mol，同样需要0.03981 mol的氢氧化钠进展中和，即 为1.5924 g。氢氧化钠与铝离子的反响过程是先生成AlOH3沉淀，当氢氧化钠过量时，AlOH3继续和OH 离子反响生成AlO2，反响离子式： A

59、l3+ 3OH AlOH3 AlOH3+OH AlO2+2H2O所以，氢氧化钠和水中铝离子的含量的关系比为4：1，即参加13.27 g。总的量为14.8624 g。 同理，碳酸钠和氢离子的比例为1:2的关系，与铝离子是3:2的关系，则参加碳酸钠的质量应为15.30 g。过后参加6 mol/L的H2SO4进展溶解，反响离子式：H2O + H+ + AlO2 = AlOH3 3H2SO4 +2AlOH3 = Al2(SO4)3 +6H2O上式可以看出，将AlO2离子全部转换为AlOH3，硫酸和铝离子的比例为3:2的关系，所以硫酸的用量为20.6725 ml。实验过程中根据具体情况进展增减。3.3 废水初浓度的控制影响将原废水稀释不同的倍数，按照的步骤进展测量。根据实验测定的数据说明，因为废水稀释的倍数不同即初浓度的不同，导致所测定的PH值，排出废液的铝离子含量和最终氢氧化铝的产率都有所不同，测量结果见表3.1 。表 3.1 废水稀释不同倍数的各项指标倍数481630排出液PH值6.907.067.097.07排出液体 A