Cu(II)对柠檬酸还原Cr(VI)的光催化作用研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

铬是一种重要的工业原料，铬及其化合物越来越多的应用于冶金、油漆、制革、印染、电镀等领域。然而，其带来的污染也越来越严重。铬在自然界中的主要形态是三价和六价，通常对人体而言，cr(vi)的毒性比cr(iii)要高100倍^[1]。且cr(vi)迁移性强，对环境危害更大。因此，寻求一种有效处理cr(vi)的方法，成为环境工作者的重要课题。

铬是一种银白色的金属，质脆而坚硬。其原子量为51.996，熔点为1615 ℃，沸点为2200 ℃。铬不溶于水和硝酸，但可与稀盐酸和硫酸反应形成相应的盐。铬的主要价态有0、 2、 3、 4、 5、 6 价，环境中以 3和 6价最为稳定。六价铬在水中主要以cro₄^2-、cr₂o₇^2-、hcro₄^-等形式存在，三价铬主要以cr(oh)₂ 、cr(oh) 等形式存在^{[1, 2]}。水体中的cr(iii)和cr(vi)可以相互转化，在强碱性介质中，cr(iii)遇到氧化性物质会向cr(vi)转化；而在酸性条件下，水体中的fe² 、硫化物和其他还原性物质会将cr(vi)还原成cr(iii)^[3]。自然水体中的cr(iii)在低ph条件下可被腐殖质吸附形成稳定的配合物，ph大于4时开始沉淀，接近中性时可沉淀完全。

三价铬是人体必需的微量元素，但过度摄入会造成损伤。六价铬毒性比三价铬大，且胃肠道对六价铬吸收率更高，因此毒性更强。吸入六价铬化合物粉尘，会对呼吸道造成刺激，引发哮喘、鼻炎、咽炎等呼吸道疾病。同时，六价铬化合物对眼也有损伤，接触后会引起刺激或溃疡。六价铬具有致癌和诱发基因突变的作用。长期接触或暴露于六价铬化合物，会诱发肿瘤和癌症。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

探讨cu(ii)对柠檬酸还原cr(vi)的光催化作用的影响因素；讨论反应机理及动力学过程；模拟日光照射下水体中有机酸还原cr(vi)的过程，为开发cr(vi)的去除方法开辟条件。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

（1）光照条件：石英试管中分别加入cu(ii)、柠檬酸、cr(vi)的储备液，并控制酸度，混合液总体积为40 ml，置于光化学反应仪，控制反应温度，用500 w氙灯照射，每隔一段时间取样分析。

（2）避光条件：在40 ml棕色瓶中分别加入cu(ii)、柠檬酸、 cr(vi)的储备液，并控制酸度，置于恒温水浴中，每隔一段时间取样分析。

4. 研究创新点

实验中所需有机酸及Cu(II)浓度少，且环境中普遍含有这些物质，可近似模拟环境水体中的Cr(VI) 还原，并为揭示其反应机理及动力学过程提供依据。

Cu(II)光催化有机酸还原Cr(VI)的研究报道较少，研究水体中Cu(II)催化柠檬酸光化学还原Cr(VI)，揭示其作用机制，可为人们处理环境铬污染提供可行性方案。

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）2014.02～2014.05 实验的进行阶段