1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
铬污染是环境中常见的重金属污染，所有铬的化合物都有毒，但以 crvi) 化合物的毒性最大。对人体而言, 通常认为 crvi) 的毒性比 cr(iii) 高100倍[1]。因为六价铬更易被人体吸收并在人体蓄积，六价铬还原三价铬的过程中, 会对dna造成多种形式的破坏，已被确认具有致突变、致畸性和致癌性。因此，高效的处理环境中 cr(vi) 的就显得非常必要。 水体中的铬污染主要来源于采矿、电镀、能源生产装置、电子设备生产和制革等行业，上述行业的废水如未经处理就直接排入环境中，易引起地表水和地下水的铬污染。当水环境中cr(vi)质量浓度为0. 1 mgl-1 时即产生毒性[2]，具有高度危害性和难治理性，其毒性和稳定性取决于它的存在形态，随水环境条件改变各种存在形态之间可相互转化，具有形态多变性[3]。常用的消除废水中 cr(vi) 的方法有：化学还原法、离子交换法、电解法、膜分离法、铁氧体法等，其中应用较多的是化学还原法[4]。然而化学还原法虽然对某些类型的电镀废水是行之有效的，但是其出水水质差，不能回用，处理混合废水时，易造成二次污染，而且通用还原剂还有供货和毒性的问题有待解决。 近年来，利用光催化降解含铬废水的研究引起了人们的重视，与传统的化学法、物理法、生物法相比，光催化技术可以处理许多难降解的物质，且二次污染较少，处理速度快，效率高。目前许多研究中都使用 tio2 作为光催化剂[5]。young ku等[6]研究了在光照条件下，不同浓度tio2对还原cr(vi)速率的影响，结果指出cr(vi)还原速率随着tio2浓度的增大而增大，且速率方程符合准一级反应方程。tio2 作为光催化剂的应用能够消除水体中的铬污染，然而其存在光催化降解效率较低、操作复杂、纳米或超细光催化剂可循环利用性差，实际应用困难的问题不利于工业化大规模的含铬废水处理。因此，如何提高光催化效率成为人们研究的重点，近年来，利用金属离子在有机酸条件下催化还原cr(vi)逐渐成为人们研究的热点。有文献报道，过渡金属离子可以有效催化有机酸还原cr(vi)。lan[7]等人研究了高岭石表面吸附态mn(ii)对有机酸还原cr(vi)的影响。田晓芳等[8]研究了mn(ii)对草酸还原cr(vi)的催化作用，发现无论在避光或在光照射下，mn(ii)对草酸还原cr(vi)有显著的催化作用，但在光照条件下mn(ii)的催化作用进一步提高，且其均受ph值的影响，ph值越低，催化作用越显著。众多研究表明mn(ii)等金属离子对有机酸还原cr(vi)具有良好的催化作用[9,10]。有研究表明，在避光时，fe(iii)对草酸还原cr(vi)的影响很弱[11]。但是，在紫外光照下，即使没有草酸的存在，fe(iii)也能引起cr(vi)还原反应的发生。光解产物fe(ii)能导致cr(vi)的还原，但同时fe(ii)又转变为fe(iii)，fe(iii)进一步形成fe(iii)-羟基配合物。在避光条件下fe(iii)对草酸还原cr(vi)的影响甚微，但在光照条件下，fe(iii)表现出极优越的催化作用。因此其推测fe(iii)-羟基配合物是加速草酸催化作用的主要因素。而本实验使用的是cuo，铜离子类似于铁离子都具有更低的化合价，我们可以提出猜想，即铜离子类似于铁离子，能够催化有机酸还原cr(vi)的反应。本课题的研究内容是探讨催化还原过程利用低成本的有机酸在cuo的作用下对废水中铬的还原。采用了成本低，化学性质稳定的有机酸和cuo，突破现有研究的束缚，目的是为了探究出一条实用、可行、低成本的含铬废水的处理的道路。
参考文献： [1] 徐衍忠, 秦绪娜, 刘祥红, 等. 铬污染及其生态效应[j]. 环境科学与技术, 2002, (s1): 8-9
[2] 张小庆,王文洲, 王卫. 含铬废水的处理方法[j]. 环境科学与技术, 2004, (s1): 111-113
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标： 研究光照下cuo对柠檬酸还原cr(vi)的催化作用的过程，主要探讨cuo对柠檬酸还原cr(vi)的主要影响因素（光源、cuo质量浓度、cr(vi)浓度、ph、温度）和潜在的作用机制，建立有效快速还原cr(vi)的新方法。
研究的内容：(1) 研究不同光源照射对cuo催化柠檬酸还原cr(vi)的影响。(2) 推测cuo与柠檬酸不同的初始比例对反应速度的影响。(3) 测定cuo的比表面，推测cuo比表面对反应速度的影响。(4) 测定反应中间产物，推测反应机制。
拟解决的关键问题： (1) 推测cuo质量浓度、柠檬酸浓度、ph、光源、cr(vi)浓度和温度对反应速度的影响。 (2) 根据实验结果，推测反应机理
3. 研究的方法与方案
研究方法： (1) 配置反应体系：准确吸取1 ml 浓度为4 mmoll-1的cr( vi)溶液和一定体积的浓度的柠檬酸溶液于反应管中，用ph计控制ph，定容至40 ml，快速加入cuo后置于反应器中． 反应体系恒温后开启光源开始计时，根据反应速率选取适当时间用针筒定时抽取约2 ml 悬浮液，并经0.45 μm 的过滤器快速过滤，滤液用于cr(vi) 浓度的测定。 (2) 通过平行实验研究光照下cuo对柠檬酸还原cr(vi)的催化作用。 (3) 使用控制变量法分别研究ph，cuo质量浓度，柠檬酸浓度，温度，反应的时间对柠檬酸还原cr(vi)的影响，并确定最佳的反应条件。 (4) 通过二苯碳酰二肼（dpc）吸光光度法测定反应过程cr(vi)的浓度。
技术路线：（见附件）
实验方案及可行性分析： 已有报道fe(iii)可以有效催化有机酸还原cr(vi)。此反应是通过在酸性条件下，fe(ii)-羟基配合物的光解反应：fe(oh)2 hν→ fe(iii) oh ，光解产物fe(ii)能导致cr(vi)的还原，但同时fe(ii)又转变为fe(iii)，fe(iii)进一步形成fe(ii)-羟基配合物。在避光条件下fe(iii)对草酸还原cr(vi)的影响甚微，但在光照条件下，fe(iii)表现出极优越的催化作用。因此推测fe(ii)-羟基配合物是加速草酸催化作用的主要因素。本项目研究了在光照条件下，cuo对有机酸还原cr(vi)的催化作用，而本实验室已有实验表明，在光照条件下，与铁离子相类似的，具有更低化合价的铜离子对有机酸还原cr(vi)也具有催化作用，我们可以推测，cuo也可能对有机酸还原cr(vi)具有催化作用。 由此可见，本项目研究中的反应可能性推测均有可靠的化学理论依据和有关研究结果支撑，且研究中的测试方法成熟、可靠。此外，本项目所在的课题组近年来进行了大量的与此项目有关的基础研究，积累了大量的经验，可以在实验中给予较多的指导和帮助。本实验室也已具备了上述实验的条件。所以此项目有极大的可行性。
4. 研究创新点
针对光催化降解效率较低、操作复杂、纳米或超细光催化剂可循环利用性差问题提出了利用低成本、化学性质稳定的CuO作为催化剂，催化柠檬酸还原Cr(VI)。
据资料查询表明，这方面的研究结果在至今的国、内外有关期刊中报道少，因而本项目研究内容有较高的创新性。
5. 研究计划与进展
研究计划：
（1）2013.10～2013.12 实验的准备阶段
（2）2014.2～2014.4 实验的进行阶段
