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Cr(Ⅵ)对人和动植物具有严重的危害,控制和减少Cr(Ⅵ)对环境的污染,受到环境化学研究者们的普遍关注。黄铁矿是广泛存在于我国矿山的一种矿石,黄铁矿表面溶出的Fe(Ⅱ)和S2(-Ⅱ)都能有效还原Cr(Ⅵ),且其中的Fe(Ⅱ)很容易被氧化为Fe(Ⅲ),而Fe(Ⅲ)与有机酸形成的配合物具有良好的光活性。然而,目前国内外对黄铁矿还原Cr(Ⅵ)的研究大多仅限于黄铁矿-Cr(Ⅵ)体系中,而导致Cr(Ⅵ)的还原受到黄铁矿表面产生FexCr1-x(OH)3、Fe(OH)3等沉淀的阻碍。本文主要研究有机酸协同黄铁矿还原Cr(Ⅵ)的反应机理及主要影响因素。主要研究结果如下:
在模拟日光条件下,通过批式实验研究了不同体系中Cr(Ⅵ)的还原；研究了pH和黄铁矿质量浓度这两个因素对黄铁矿协同有机酸对Cr(Ⅵ)还原的影响,并对其作用机理进行了初步探讨；以及黄铁矿各组成对Cr(Ⅵ)还原的贡献。结果表明:在有机酸和黄铁矿共同存在的体系中Cr(Ⅵ)能更快速、有效地还原,而有机酸或黄铁矿单独还原Cr(Ⅵ)的速率则要慢得多,这是由于加入有机酸生成了Fe(Ⅲ)-有机酸盐配合物,阻止了矿物表面Fe(Ⅲ)水解产物(Fe(OH)3和FexCr1-x(OH)3)的生成,从而使黄铁矿还原Cr(Ⅵ)的速率明显得到提高。由于pH值影响体系内形态分布而使其对Cr(Ⅵ)的还原有很大的影响,溶液pH降低Cr(Ⅵ)还原速率越快。黄铁矿初始质量浓度升高也有利于Cr(Ⅵ)的还原。黄铁矿组成中的Fe(Ⅱ)和S2(-Ⅱ)均能有效地在有机酸的协同作用下还原Cr(Ⅵ)。
在模拟日光条件下,本研究所选取的三种小分子有机酸均能协同在黄铁矿快速还原Cr(Ⅵ),但其效果有差异,在同一条件下的反应速率依次为:酒石酸>草酸>柠檬酸。
在避光条件下研究了有机酸协同黄铁矿对Cr(Ⅵ)的还原的作用机理。结果表明:由于矿物表面Fe(OH)3和FexCr1-x(OH)3等沉淀的生成,Cr(Ⅵ)的还原速率较慢。