[发明专利]一种高含量含铬废水中六价铬浓度的监测方法

说明书

本发明涉及钢铁工业、电镀领域中的水污染物浓度测定，尤其涉及一种高含量含铬废水中六价铬浓度的监测方法，可实现含铬废水中高浓度六价铬的在线监测，无需稀释含铬废水，可及时、准确地测定六价铬浓度，六价铬浓度可测范围为0～50000mg/L，并且可规避其他物质对测试结果的干扰。

技术领域

本发明涉及钢铁工业、电镀领域中的水污染物浓度测定，尤其涉及一种高含量含铬废水中六价铬浓度的监测方法。

背景技术

六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感，更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌。六价铬还可抑制土壤的呼吸作用、硝化作用，对环境有持久危险性。在带钢镀锌行业中，六价铬被用于镀锌板的镀后钝化处理。在电子产品行业中，六价铬常在电化学工艺中作为铬酸。金属加工、电镀行业均会产生一定量的含铬废水，且废水中的铬主要以六价铬的形式存在，是环境的主要污染源。为限制含铬废水中六价铬的排放浓度，《钢铁工业水污染物排放标准》GB13456-2012和《电镀污染物排放标准》GB21900-2008均规定含铬废水中六价铬浓度不能超过0.5mg/L。所以含铬废水需经过无害化处理后达标排放。

目前含铬废水的处理方法有酸化还原沉淀法、钡盐沉淀法、生物法等，其中酸化还原沉淀法具有一次性投资小、运行费用低、操作管理简便的优点，而得到广泛应用。但还原过程中受六价铬浓度、还原剂投加量、溶液pH值和反应时间等因素的影响，导致六价铬的还原不能达到100％。所以以上参数的测定和计算对六价铬的处理效果有很大影响，其中又以六价铬的浓度测定最为重要。

对于高含量的含铬废水，测试六价铬的方法有分光光度法、原子吸收光谱法、电化学分析法、荧光分析法等，其中国内外应用最广泛是二苯碳酰二肼分光光度法。以上方法均属于离线检测，检测时间长，实验操作复杂，无法实现高含量含铬废水的在线监测，影响到测试的及时性。申请号CN103018183A，发明名称为《用于在线监测六价铬的试剂盒及其方法》的专利，公布了以在线监测仪为监测装置的实验方法，将硫酸、磷酸溶液和显色剂溶液与待检测水样接触，监测显色剂溶液的吸光度变化，确定待检测水样中的六价铬浓度。由于该方法只能针对六价铬浓度0.05～0.4mg/L的水样进行测试，适用于处理后的含铬废水中六价铬浓度的在线监测，对于高含量含铬废水，需稀释几千到几万倍，较难实现直接测试。

根据氧化还原电位(ORP)的测试原理，是使用测试电极和参比电极测试溶液中正负极反应的电势差，来进行电位测量。测试电极为惰性铂电极，可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放，参比电极为银/氯化银电极。将测试电极和和参比电极插入含溶液中，体系形成一个原电池，从而形成氧化还原电位。测定含铬废水ORP数值，可通过Nernst(能斯特)方程计算六价铬的浓度。

在酸性条件下，六价铬主要存在形态为Cr2O7^2-，在碱性条件下，六价铬主要存在形态为CrO4^2-。

(1)当溶液显酸性时，298.15K(25℃)时两个电极反应分别为：

Cr2O7^2-+14H⁺+6e^-＝2Cr³⁺+7H₂O E+θ＝1.36V

AgCl+e^-＝Ag+Cl^- E-θ＝0.22V

根据能斯特方程导出：

又因c(Cr³⁺)＝2c(Cr2O7^2-)，银/氯化银电极在水溶液体系中具有很小的溶解度、极高的稳定性和可逆性，取E-＝0.22V，上式经整理得：

(2)当溶液显碱性时，298.15K(25℃)时两个电极反应分别为：