1。2。2 含铬废水的来源及其污染现状

铬的价态一般为0、+2、+3、+6,价态为0和+2的低浓度铬及其化合物的毒性很小或者几乎没毒。适量的Cr(Ⅲ)化合物对人体有一定的益处,而Cr(Ⅵ)化合物有很大的毒性,约为Cr(Ⅲ)化合物的100倍。Cr(Ⅵ)可以通过食物链进入到人体内并且在体内富集,进而导致身体组织的损伤,严重的可诱发癌症的疾病。海洋水生生物对Cr(Ⅵ)有较强的富集能力,Cr(Ⅵ)浓度为5 mg/L时,鱼类即发生中毒,而浓度达20 mg/L时,可使鱼类死亡;土壤中过量的Cr(Ⅵ)能抑制玉米、水稻、棉花、萝卜等作物的生长,使作物不同程度的减产,并可降低作物的发芽率,减少作物根的数量,大量实验证明,Cr(Ⅵ)对作物的养分吸收和代谢具有重要的影响[1]。

水体中的铬污染主要来源于电镀、制造合金、印染 、颜料等行业废水的排放[2]。在这些行业排放的废水中,Cr(Ⅵ)主要以HCrO4- 、Cr2O72- 、及CrO42-这三种形式存在,并且这些行业分布点多且面广[3]。据统计,全世界制革工业污水排放量高达4亿立方米每年,而我国每年含铬废水的排放量也有上千万立方米,其中百分之七八十为铬蹂废液,且铬蹂废液中铬元素的平均含量(以Cr2O3计)2000至6000 mg/L[4]。在美国,工业上每年使用超过50000 t的金属铬,并每天向环境排放4500 kg[5]。仅仅在制革工业,意大利每年向环境中排放的含铬废水就有120000 t[6]。所以铬元素在自然界中普遍存在并且被诸多学者广泛地研究。

1。3 含Cr(Ⅵ)废水的常用处理方法

    当前国内外处理含Cr(Ⅵ)废水的方法可分为化学法、物理化学法、生物法等类型,具体的处理方法有化学还原法、离子交换处理法、电解法、生物法、膜处理技术等[7]。这些方法在一定程度上可以取得不错的效果,但也有其各自的缺点,比如处理成本高、易产生二次污染等。

1。3。1 化学还原法

    化学还原法的基本原理是通过向含铬废水中投加还原剂使其转化为毒性更小的物质。比如在酸性条件下,向含铬废水中投加适量的亚硫酸氢钠,可将废水中的+6价态的铬转化为+3价态的铬,大大地降低了毒性。然后可加入适量的石灰,使其转化可以分离出来的沉淀。化学反应式如下:

   2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO4→2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+8H2O          (1-1)

   Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2→2Cr(OH)3↓+3CaSO4                                    (1-2)

    这种方法的优点是处理的设备和设备操作简单,处理量大,处理效果好,但其生成的沉淀污泥容易造成二次污染。 

1。3。2 离子交换处理法

   离子交换处理法是通过吸附剂与吸附质之间的离子交换来去除水中重金属离子达到净化水体的一种方法。常用的交换剂如离子交换树脂和沸石上有活性基团可与水中的Cr(Ⅵ)离子发生螯合作用,从而形成网状结构达到去除Cr(Ⅵ)的目的。离子交换法较为经常地用于电镀废水的处理,具有处理容量大、出水水质好、金属资源可回收等优点,但离子交换剂易被污染或氧化而失效,消耗较大,费用高[8]。论文网

1。3。3 电解法 

    电解法是指通过电化学反应,使有害物质在阳极和阴极上面分别发生氧化和还原反应以消除其在水中的毒性的一种净化方法。电解法结合氧化还原法与沉淀法的特点,在直流电场、酸性条件下,铁阳极生成Fe(Ⅱ),同时Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ),当pH值升高时,Cr(Ⅲ)形成Cr(OH)3沉淀,电解过程中电极材料、电压、pH值、电流密度会影响Cr(Ⅵ)的去除效果[9]。电解法具有设备简单、操作简便、易于回收有价金属等优点,但在国内外的应用中都普遍存在着耗电量大、处理成本高、处理效率较低等问题[10]。

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