重金属盐的危害及其废液处理
徐州一中综合实践活动(研究性学习)记录表
课题题目:重金属盐的危害及其废液处理 |
编号:02 |
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活动时间:2023年1月27日 |
第 1 次 |
活动地点:化学实验室 |
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指导教师:郑传敏 |
班级:高一(18)班 |
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参加活动成员:尹梓尧、李金嶷、李昕遥、张博雅、苏玺元、李皓轩、华洪正、张益诚 组内: 尹梓尧、李金嶷、李昕遥、张博雅、苏玺元、李皓轩、华洪正、张益诚 组外:无 |
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活动内容: 1)目的(解决什么问题): 探究六价铬的危害及其废水的处理方式 2)形式(小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量): 查阅资料、实验、小组讨论 3)过程: 1.实验器材准备,包括烧杯、玻璃棒、药匙, 药品准备,包括铬酸钠溶液、硫酸溶液、硫酸亚铁固体; 2.取铬酸钠溶液于烧杯中,加水稀释; 3.少量多次加入硫酸溶液,用pH试纸测量至溶液为酸性,如图一; 4.加入过量硫酸亚铁固体还原并搅拌,如图二,得到绿色溶液,如图三; 5.加入氢氧化钠,调节pH=8,加热到80℃左右,过滤,沉淀经脱水干燥后回收利用。
图一(编号11) 图二(编号12) 图三(编号13) 4)结果(得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题) 1.通过查询资料得知铬是人体必需的微量元素,三价铬对人体有益,而六价铬毒性大,比三价铬毒性高200倍,为一级致癌物,易被人体吸收且在体内蓄积,造成皮肤病、呼吸道疾病等。铬对水生生物有致死作用; 2.实验证实,可采用还原剂如硫酸亚铁等将有毒六价铬还原为无毒三价铬的方法处理废液。本次实验完成预定目标。 3.第二次进行实验时,加入硫酸亚铁后溶液产生了沉淀,体系变为墨绿至黑色。推测可能因为硫酸加入过多。在加入氨水调节pH后,沉淀仍不消失。目前尚不清楚该现象形成的原因。 记录者: 尹梓尧 |
注:1、由课题组长指派专人负责填写,备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份,交由年级处、指导教师、课题组长存档。
徐州一中综合实践活动(研究性学习)记录表
课题题目:重金属盐的危害及其废液处理 |
编号:03 |
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活动时间:2023年1月27日 |
第 2 次 |
活动地点:化学实验室 |
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指导教师:郑传敏 |
班级:高一(18)班 |
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参加活动成员:尹梓尧、李昕遥、张博雅、李金嶷、华洪正、苏玺元、张益诚、李皓轩 组内: 尹梓尧、李昕遥、张博雅、李金嶷、华洪正、苏玺元、张益诚、李皓轩 组外:无 |
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活动内容: 1)目的(解决什么问题): 探究钴盐的危害及其废水的处理方式 2)形式(小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量): 查阅资料、实验、小组讨论 3)过程: 1.查找资料得知钴对人体环境的危害,以及相关废液的处理; 2.首先制取氯化钴溶液(如图一),然后再向其中加入过量氢氧化钠溶液(如图二),静置片刻出现粉色絮状沉淀(如图三);
图一(编号14) 图二(编号15) 图三(编号16) 3.小组讨论成果。 4)结果(得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题) 1.钴的危害: (1)经常暴露于过量的钴环境中,可引起钴中毒; (2)钴对鱼类和水生动物的毒性比对温血动物大。钴的毒性作用临界浓度为0.5毫克/升,钴浓度达到10毫克/升,可使鲫鱼和丝鱼死亡; (3)土壤中含有一定量的钴,对植物生长有好处,但是,当土壤被钴严重污染后,当钴浓度为10mg/时,可使农作物死亡; (4)空气中本身就存在钴,燃煤会向空气释放出大量的钴气体,对生态环境造成危害。 2.实验证实,氯化钴废液可用氢氧化钠溶液用沉淀法去除。 3.配制氯化钴溶液时,出现了有沉淀无法溶解的现象。通过减少加入氯化钴的量、增加加入水的量得以配制出氯化钴溶液。 记录者: 苏玺元 |
注:1、由课题组长指派专人负责填写,备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份,交由年级处、指导教师、课题组长存档。
徐州一中综合实践活动(研究性学习)记录表
课题题目:重金属盐的危害及其废液处理 |
编号:04 |
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活动时间:2023年1月27日 |
第 3 次 |
活动地点:化学实验室 |
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指导教师:郑传敏 |
班级:高一(18)班 |
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参加活动成员:尹梓尧、李金嶷、李昕遥、张博雅、苏玺元、李皓轩、华洪正、张益诚 组内: 尹梓尧、李金嶷、李昕遥、张博雅、苏玺元、李皓轩、华洪正、张益诚 组外:无 |
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活动内容: 1)目的(解决什么问题): 了解铜盐的危害及其废水的处理方式 2)形式(小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量): 查阅资料,实验,小组讨论 3)过程: 1.查阅资料了解铜元素,铜盐的作用与重金属铜盐的危害,除去铜盐的方法; 2.进行实验,配制硫酸铜溶液(如图一),使用碳酸钠溶液使铜离子沉淀形成碱式碳酸铜沉淀(如图二),过滤除去沉淀(如图三);
图一(编号17) 图二(编号18) 图三(编号19) 3.小组交流成果。 4)结果(得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题) 1.硫酸铜属重金属盐类,其水解的铜离子能使蛋白质变性,沉淀,对水生生物、人体均会造成一定影响; 2.通过实验,使用碳酸钠使铜离子沉淀,过滤除去。使铜盐含量在安全含量内。完成了实验目标。 记录者: 李昕遥 |
注:1、由课题组长指派专人负责填写,备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份,交由年级处、指导教师、课题组长存档。
徐州一中综合实践活动(研究性学习)记录表
课题题目:重金属盐的危害及废液处理 |
编号:05 |
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活动时间:2023年1月27日 |
第 4 次 |
活动地点:化学实验室 |
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指导教师:郑传敏 |
班级:高一(18)班 |
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参加活动成员:尹梓尧,李金嶷,苏玺元,华洪正,张益诚,李皓轩,李昕遥,张博雅 组内: 尹梓尧,李金嶷,苏玺元,华洪正,张益诚,李皓轩,李昕遥,张博雅 组外:无 |
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活动内容: 1)目的(解决什么问题): 探究锌盐的危害及其废水的处理方式 2)形式(小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量): 查阅资料、实验、小组讨论 3)过程: 1.查找资料得知锌盐的危害与处理方法; 2.取适量硫酸锌于烧杯中,将其配成溶液; 3.加入氢氧化钠溶液将锌离子完全沉淀为氢氧化锌; 图(编号20) 4.过滤,灼烧滤渣,将氢氧化锌转化为氧化锌; 5.小组讨论交流。 4)结果(得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题) 1.危害:吸入锌盐会引起口渴、干咳、头痛、头晕、高热、寒战等。粉尘对皮肤、呼吸道、眼睛有刺激性; 2.通过实验证实,含锌废水可通过沉淀法去除; 3.得到氧化锌后应进行一系列操作得到锌单质进行回收,由于实验条件限制,故无法完成。 记录者: 华洪正 |
注:1、由课题组长指派专人负责填写,备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份,交由年级处、指导教师、课题组长存档。
徐州一中综合实践活动(研究性学习)记录表
课题题目:重金属盐的危害及其废液处理 |
编号:06 |
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活动时间:2023年1月27日 |
第 5 次 |
活动地点:化学实验室 |
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指导教师:郑传敏 |
班级:高一(18)班 |
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参加活动成员:尹梓尧、李金嶷、李昕遥、张博雅、苏玺元、李皓轩、华洪正、张益诚 组内: 尹梓尧、李金嶷、李昕遥、张博雅、苏玺元、李皓轩、华洪正、张益诚 组外:无 |
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活动内容: 1)目的(解决什么问题): 探究锡盐的危害及其废水的处理方式 2)形式(小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量): 查阅资料、实验、小组讨论 3)过程: 1.实验器材准备,包括烧杯、玻璃棒、胶头滴管、药匙、试管, 药品准备,包括碳酸钠溶液,氯化亚锡固体,明矾; 2.取适量氯化亚锡置于烧杯中,加适量水溶解; 3.向试管中倒入足量碳酸钠溶液,滴加少量氯化亚锡溶液并振荡,如图; 图(编号21) 4.向混合液中加入少量明矾,振荡; 5.观察实验现象:加入碳酸钠溶液后有沉淀悬浮于液体中,加入明矾后沉淀与清液分层,略显黄色; 6.小组交流成果。 4)结果(得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题) 1.查阅资料得知,人们食入或者吸入过多的锡,就有可能出现头晕、腹泻、恶心、胸闷、呼吸急促、口干等不良症状,并且导致血清中钙含量降低,严重时还有可能引发肠胃炎。而工业中的锡中毒,则会导致神经系统、肝脏功能、皮肤粘膜等受到损害。有机锡化合物多数有害,属神经素性物质。部分有机锡化合物是剧烈神经毒计,特别是三乙基锡,他们主要抑制神经系统的氧化磷酸化过程,从而损害中枢神经系统; 2.通过实验,证实含锡废液可通过沉淀法去除; 3.遇到的问题: 问题1:溶解氯化亚锡时液体浑浊。 解决方法:经查阅资料,得知锡离子在水中会发生水解,后改为溶于稀盐酸,问题解决。 问题2:加入明矾并振荡后液体发黄。 解决办法:经查阅资料,明矾会吸附水中其他离子形成分子团,显得发黄。 记录者: 李皓轩 |
注:1、由课题组长指派专人负责填写,备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份,交由年级处、指导教师、课题组长存档。
徐州一中综合实践活动(研究性学习)记录表
课题题目:重金属盐的危害及其废液处理 |
编号:07 |
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活动时间:2023年1月27日 |
第 6 次 |
活动地点:化学实验室 |
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指导教师:郑传敏 |
班级:高一18班 |
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参加活动成员:尹梓尧,李金嶷,苏玺元,华洪正,张益诚,李皓轩,李昕遥,张博雅 组内: 尹梓尧,李金嶷,苏玺元,华洪正,张益诚,李皓轩,李昕遥,张博雅 组外:无 |
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活动内容: 1)目的(解决什么问题): 探究铅盐的危害及其废水的处理方式 2)形式(小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量): 查阅资料、实验、小组讨论 3)过程: 1.准备实验仪器:烧杯,玻璃棒,试管,药匙,胶头滴管, 药品:乙酸铅,氢氧化钠溶液,冰乙酸; 2.将乙酸铅溶于水,加入适量冰乙酸制成乙酸铅溶液(如图一); 3.在废液中加入适量氢氧化钠 ,调节至PH值大于11,使废液中铅产生氢氧化铅沉淀(如图二); 4.然后加入适量硫酸铝(絮凝剂),将PH值降至7-8,使氢氧化铅与氢氧化铝共沉淀,分离沉淀; 5.小组讨论成果。
图一(编号22) 图二(编号23) 图三(编号24) 4)结果(得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题) 1.成功处理铅废液; 2.最佳处理剂应选择氢氧化钙,但考虑现实因素以及其微溶的性质,改用氢氧化钠; 3.乙酸铅溶于水会水解导致溶液浑浊,故应加入适量冰乙酸; 4.铅是我国一级致癌物,处理铅废液可以净化水资源,减少铅污染,具有重大意义。 记录者: 张博雅 |
注:1、由课题组长指派专人负责填写,备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份,交由年级处、指导教师、课题组长存档。
徐州一中综合实践活动(研究性学习)记录表
课题题目:重金属盐的危害及其废液处理 |
编号:08 |
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活动时间:2023年1月27日 |
第 7 次 |
活动地点:化学实验室 |
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指导教师:郑传敏 |
班级:高一(18)班 |
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参加活动成员:尹梓尧,李金嶷,苏玺元,华洪正,张益诚,李皓轩,李昕遥,张博雅 组内: 尹梓尧,李金嶷,苏玺元,华洪正,张益诚,李皓轩,李昕遥,张博雅 组外:无 |
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活动内容: 1)目的(解决什么问题): 探究镍盐、镉盐、锑盐、汞盐的危害及其废液处理方式 2)形式(小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量): 查阅资料、小组讨论 3)过程: (1)镍盐 危害:镍摄入过多会导致中毒现象,如皮肤炎、呼吸器官障碍等。摄入大量镍盐,会出现呕吐、腹泻症状,发生急性肠胃炎和齿龈炎。一般的镍盐毒性较低,但胶体镍或氯化镍、硫化镍和羰基镍毒性较大,可引起中枢性循环和呼吸紊乱,使必肌、脑、肺和肾出现水肿、出血和变性。 处理:1.在废液中加入除镍剂,在一定的PH值条件下,与废液中的镍离子及重金属离子进行反应生成不溶性沉淀物,从而去除废水中的有害污染物; 2.化学镀镍废液处理可采用电解法,这种方法对单一的镍磷化学镀镍废液较为实用; 3.离子交换法处理化学镀镍废液,原理在于镍离子从废液中转移至树脂上。 (2)镉盐: 危害:近来研究证明,镉将是继汞、铅之后污染人类环境、威胁人类健康的第三个金属元素。金属镉本身虽无毒,但镉的化合物大部分具有较大的毒性,饮用了含镉的化合物的水,镉就会在人体中积累,引起骨痛病;吸入含镉气体可致呼吸道症状,经口摄入镉可致肝、肾症状;镉对水生生物有极高毒性,可能对水体环境产生长期不良影响。 处理:1.在含镉的废液中投加石灰,调节pH值至10.5以上,充分搅拌后放置,使镉离子变为难溶的氢氧化镉沉淀。分离沉淀,将滤液中和至pH值约为7,然后排放。 2.离子交换法:利用二价镉离子比水中其它离子与阳离子交换树脂有更强的结合力,优先交换。 (3)锑盐: 危害:锑及其化合物的毒性,按强弱程序依次为:金属锑、三价锑、五价锑,其毒性作用与砷相似,但毒性较砷弱。锑可使酶的作用受到抑制,破坏物质代谢,主要损坏肝、心和神经系统。 处理:锑的化合物难溶于水,可直接过滤除去。 (4)汞盐: 危害:中毒的途径是通过呼吸道消化道直接侵入人体,中毒者会有恶心、呕吐、腹痛带血、消化不良、贫血、腹痛、腹泻、肝肿大、神经失常、记忆力丧失等症状的发生。 处理:含汞废液中加入硫化钠和明矾,促使汞离子以硫化汞形式沉淀析出,静止待沉淀分层,排放上清液,除汞率可达99%,符合国家排放标准,残渣可用焙烧法回收汞或集中起来制成汞盐。 4)结果(得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题) 经过资料的查询、整理,成功收集到含镍盐、镉盐、锑盐、汞盐的危害及其废液处理方式。 记录者: 苏玺元、张博雅、尹梓尧、李金嶷、李昕遥、张益诚 |
注:1、由课题组长指派专人负责填写,备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份,交由年级处、指导教师、课题组长存档。
徐州一中综合实践活动(研究性学习)记录表
课题题目:重金属盐的危害及其废液处理 |
编号:09 |
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活动时间:2023年1月27日 |
第 8 次 |
活动地点:化学实验室 |
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指导教师:郑传敏 |
班级:高一(18)班 |
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参加活动成员:尹梓尧、李金嶷、李昕遥、张博雅、苏玺元、李皓轩、华洪正、张益诚 组内: 尹梓尧、李金嶷、李昕遥、张博雅、苏玺元、李皓轩、华洪正、张益诚 组外:无 |
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活动内容: 1)目的(解决什么问题): 通过具体情境运用探究成果解决实际问题 2)形式(小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量): 查阅资料、小组讨论 3)过程: 1.创设情境: 情境A.实验室中有少量弱酸性废水,经检验,废水中含有重金属离子Ni2+、Cu2+、Pb2+(少量),酸根离子Cl-、NO3-,使用pH计测得pH=6.85。排放标准:废液中不含重金属离子、氧化性离子NO3-且为中性。运用所探究含重金属盐废液的处理方式设计方案除去废液中所含重金属以达到排放标准。 情境B.工厂中剩余刚配置但未使用的用于清理钢材的铬酸洗液(由含溶质20g的K2Cr2O7水溶液与360mL 98%硫酸配制而成)。排放标准:废液中不含Cr3+离子且为中性。运用所探究含重金属盐废液的处理方式设计方案除去废液中所含重金属以达到排放标准。 2.设计方案: 情境A. ① 将废液移入蒸馏烧瓶中,加入盐酸,调节pH=3.00; ② 在蒸馏烧瓶瓶口塞上玻璃塞,支管处连接导管,导管末端插入NaOH溶液中,加入稍过量双氧水,将NO3-完全转化为NO2并使用NaOH溶液吸收; ③ 在剩余废液中加入稍过量NaOH溶液,将重金属离子完全沉淀,过滤; ④ 微热滤液,使双氧水完全分解,使加盐酸调节pH=7.00,检验是否仍然存在重金属离子,若不存在即可排放; ⑤ 取滤渣,灼烧,将重金属离子氢氧化物转化为氧化物; ⑥ 将氧化物转移至硬质石英管中,通入还原性气体(如NH3),高温下反应,得到Pb、Ni、Cu单质粉末混合物; ⑦ 使用磁铁吸附可分离Ni粉末,采用其他方法分离Pb、Ni粉末,回收利用。
流程图(编号25) 情境B. ① 通过查询资料,得到K2Cr2O7与浓硫酸反应方程式为:K2Cr2O7+H2SO4=K2SO4+2CrO3+H2O,98%硫酸密度为1.84g/cm3。经计算,溶液中K2Cr2O7完全转化为CrO3 11.85g,剩余硫酸649.15g; ② 加入1.11g/cm3 30% 过氧化氢溶液将三氧化铬完全反应,反应方程式2CrO3+3H2O2+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3O2+6H20。经计算,需过氧化氢溶液5.44mL,剩余硫酸625.05g,生成Cr2(SO4)3 23.23g; ③ 加入熟石灰调节pH值,将硫酸、Cr2(SO4)3全部除去,反应方程式分别为:H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O,Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2=2Cr(OH)3+3CaSO4,共需熟石灰498.11g; ④ 剩余液体经检测合格后排放。 ⑤ 综上所述,处理剩余铬酸洗液需30% 过氧化氢溶液 5.44mL,熟石灰498.11g。计算过程如图二。
流程图(图一,编号26)
计算过程(图二,编号27) 5)结果(得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题) 1.通过小组讨论,通过具体情境,进行定性分析、定量计算,应用了所探究的成果,为实验室、工厂废液处理贡献思路; 2.在情境A中,用来吸收NO2的NaOH溶液可通过其他方法回收其中所溶解的NaNO3、NaNO2,步骤③使用NaOH溶液可增大沉淀效率,但考虑成本问题,在处理大量废液时,应选取石灰乳沉淀;在情境B中,计算得试剂加入量均为理论值。实际操作过程中,为确保杂质完全除尽,需加入稍过量试剂; 3.考虑到还原成本问题,情境A中第⑥、⑦步可根据实际情况选做。 记录者: 尹梓尧 |
注:1、由课题组长指派专人负责填写,备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份,交由年级处、指导教师、课题组长存档。