废水中铬含量的测定

废水中铬的测定

实验目的

(1)进一步熟悉分光光度计和原子吸收分光光度计的基本结构及使用。

(2)掌握分光光度法和原子吸收分光光度法测定工业废水水中铬含量的原理及方法。

(3)对两种方法的特点、优劣和适用性进行比较。

分光光度法

实验原理

1．六价铬的测定：在酸性溶液中六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色产物，可用目视比色或分光光度法测定。

2．总铬的测定：水样中的三价铬用高锰酸钾氧化为六价铬，过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解，过剩的亚硝酸钠为尿素所分解，得到的清液用二苯碳酰二肼显色，测定含量。

主要仪器及试材

1．主要仪器

(1) 紫外可见分光光度计。

(2) 50 ml比色管。

(3) 150 ml锥形瓶

2．试剂

（1）二苯碳酰二肼溶液溶解1.20 g二苯碳酰二肼于100 ml的95％乙醇中，一边搅拌，一边加入400 ml（1＋9）硫酸，存于冰箱中，可用1个月。

（2）（1＋9）硫酸。

（3）铬标准储备液溶解141.4 mg预先在105－110℃烘干的重铬酸钾于水中，转入1000 ml 容量瓶中，加水稀释至标线，此液每毫升含50.0μg六价铬。

（4）铬标准溶液吸取20.00 ml储备液至1000 ml容量瓶中，加水稀释至标线。此液每毫升含1.00μg六价铬，临用配制。

（5）（1＋1）硫酸。

（6）（1＋1）磷酸。

（7）4% 高锰酸钾溶液。

（8）20% 尿素溶液。

（9）2% 亚硝酸钠溶液。

实验方法与步骤

1．六价铬的测定

（1）吸取50.00 ml水样，（若浓度太高，移入少许水样，用水稀释至50.00 ml），置于50 ml比色管中，如果水样混浊可过滤后测定。

（2）依次吸铬标准溶液（1.00μg /ml） 0 ml、0.20 ml、0.50 ml、1.00 ml、2.00 ml、4.00 ml、6.00 ml、8.00 ml及10.00 ml，至50 ml比色管中，加水至标线。

（3）水样管及标准管中各加2.5 ml二苯碳酰二肼溶液，混匀，放置10 min，目视比色，如用分光光度计，则于540 nm波长、3 cm比色皿，以试剂空白作参比，测定吸光度。2．总铬的测定

（1）取50.00 ml摇匀的水样置于150 ml锥形瓶中，加几粒玻璃珠，调节pH值为7。（2）取铬标准溶液(1.00μg /ml) 0 ml、0.20 ml、0.50 ml、1.00 ml、2.00 ml、4.00 ml、6.00 ml、8.00 ml及10.00 ml，置于锥形瓶中，加水至体积为50 ml，各加入几粒玻璃珠。（3）向水样和标准系列中加0.5 ml（1＋1）硫酸，0.5 ml (1+1)磷酸，加2滴4%高锰酸钾溶液。如紫红色褪去，则应添加高锰酸钾溶液至保持红色，加热煮沸，直到溶液体积约剩20 ml为止。

（4）冷却后，向各瓶中加1 ml 20%尿素溶液，然后用滴管加2%亚硝酸钠溶液，每加1滴充分摇动，直至紫色刚好褪去为止。

（5）稍停片刻，待瓶中不再冒气泡后，将溶液转移到50 ml比色管中，用水稀释至标线。（6）加入2.5 ml二苯碳酰二肼溶液，充分摇匀，放置10 min。

（7）用3 cm比色皿，在540 nm波长处，以试剂空白作参比，测定吸光度，绘制标准曲线，并从铬标准曲线上查得水样含铬的微克数。

原子吸收分光光度法

实验原理

原子吸收分光光度法是基于物质所产生的原子蒸气对待测元素的特征谱线的吸收作用进行定量分析的一种方法。溶液中的铬离子在火焰温度下转变为基态铬原子蒸气，对357.9 nm产生吸收。在一定条件下，吸光度与试液中铬的浓度成正比。

实验条件

原子吸收分光光度法：波长：357.9 nm；灯电流：15 mA；狭缝宽度、燃烧器高度、乙炔流量和空气流量自调。

实验步骤

1.原子吸收分光光度法：

(1)采样：

于采样现场随机采取水样，装入聚乙烯瓶或玻璃瓶中，用HNO3调酸度使pH＜2，带回实验室后处理。

(2)水样品处理（消解）：

取100ml水样于200ml烧杯中，加入5mL浓HNO3，在电热板上加热，保持水样不沸腾，蒸至约10ml左右时，冷却；再加入5mL HNO3和2mL高氯酸（缓慢滴加），继续加热至近干；冷却后，用0.2% HNO3溶解残渣，过滤，滤液用去离子水或0.2%HNO3定容于100ml 容量瓶中，待用。

(3)仪器调试：

调节原子吸收分光光度计，波长在357.9 nm，调节狭缝宽度和燃烧器高度，使空心阴极灯光斑通过蓝亮色部分，使达到最佳工作状态。

(4)标准曲线制作：

准确移取浓度为50 μg · mL-1的标准使用液Ⅰ各0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 mL 于50mL容量瓶中，分别加人10%氯化铵溶液2.5mL和(1+1)盐酸溶液5.00mL，用去离子水定容后摇匀。配制成铬浓度分别为0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mg· L-1的标准溶液系列。

用去离子水调节仪器的零点后，按从稀到浓的顺序吸入标准溶液，测定相应的吸光度值。再重复一次。两次吸光度值之差不应超过2%。用减去空白的吸光度与相对应的铬标准溶液的浓度（mg· L-1）绘制工作曲线。

(5)样品测定：

取5mL水样于50mL比色管中，加入10%NH4Cl l.00mL，用蒸馏水或0.2%HNO3定容。按照已优化的仪器条件测定试样的吸光度，扣除空白吸光度后，从校准曲线上查出试样中铬的浓度。每测定10个样品要进行一次仪器零点校正，并吸入一定浓度的标准溶液检查灵敏度是否发生了变化。

2. 高锰酸钾氧化—二苯碳酰二肼分光光度法：

(1) 采样：

于采样现场随机采取水样，装入玻璃瓶中，加入6mol· L-1氢氧化钠溶液数滴，至pH=8~9，带回实验室后处理。

(2) 样品预处理：

①对不含悬浮物、低色度的清洁地面水，可以直接用高锰酸钾氧化后比色测定；

②样品中含有大量有机物时，采用硝酸-硫酸消解：

取50.00mL水样于150mL锥形瓶中，加入5mL浓硝酸和3mL（1+1）硫酸，加入几粒玻璃珠，盖上表面皿，于电热板上加热蒸发至冒白烟，如溶液仍有色，可补加5mL浓硝酸，继续加热至溶液澄清，冷却。

③对浑浊、色度较深的水样，应加入氢氧化锌共沉淀剂并进行过滤处理。

(3) 高锰酸钾氧化：

取50.0mL清洁水样或经预处理的水样于150mL锥形瓶中，用(1+1)氨水和(1+1)硫酸调节pH至6～8，加入几粒玻璃珠，加入0.5mL (1+1)硫酸、0.5mL (1+1)磷酸，摇匀。加入4%的高锰酸钾溶液2滴，如紫色消退，则再滴入高锰酸钾溶液2滴，保持溶液紫红色。加热煮沸至溶液体积约为20mL。取下冷却，加入1mL 20%的尿素溶液，摇匀。用滴管滴加2%的亚硝酸钠溶液，每加一滴充分摇匀，至高锰酸钾紫红色恰好褪去，稍停片刻，待溶液中气泡逸出，转移入50mL比色管中，定容，供测定。

(4) 标准曲线制作：

取9支50mL比色管，依次加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00mL 铬标准使用液Ⅱ，用去离子水稀释定容，加入2mL二苯碳酰二肼溶液，摇匀。5～10min后，于540nm波长处，用1cm比色皿，以去离子水为参比，测定吸光度并做空白校正。以吸光度为纵坐标，相应六价铬含量为横坐标绘出标准曲线。

(6)样品测定：

取适量（含Cr6+少于50μg）无色透明或经预处理的水样于50mL比色管中，用去离子水稀释定容，以下步骤同标准溶液测定。进行空白校正后根据所测吸光度从标准曲线上查得Cr6+含量。