自然水体中铬污染修复技术研究进展

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 自然水体中铬污染修复技术研究进 展 摘要 介绍了自然水体中铬污染 治理研究M 展，讨论了各自的应用原 理及优缺点。对工程设计和生产工艺提 出了一些有益的建议，并对含铬废水处 理的发展趋势作了分析和展望。 中国论文网 /8/view-12889263.htm 关键词 自然水体；铬污染；修 复技术；治理措施 中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016 ）23-0177- 02 Abstract The research advances on chromium pollution control in nature water were reviewed.The application -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 principle，advantages and disadvantages were introduced respectively. Some useful suggestions were proposed for engineering design and production processes，and the development trend of chromium- containing wastewater treatment were also analyzed and prospected. Key words nature water；chromium pollution；remediation technology； control technology 含铬废水被公认为是危害环境最 严重的公害之一，主要来源于制革、电 镀及铬盐生产等行业排放的废水。其中， 以六价铬化合物的毒性最大，是三价铬 毒性的 100 倍；金属铬和二价铬无毒。 铬化合物可通过呼吸道、消化道、皮肤 等途径侵染人体，受侵染个体通常出现 恶心、呕吐等不良症状，不溶性铬盐长 期积累于肺部，是诱发肺癌的主要因素 之一。由此可见，研究含铬废水的治理 对环境保护和人体健康都有非常重要的 意义。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1 治理自然水体中铬污染的反应 原理及其应用 对于铬污染的处理，目前方法多 种多样，具体包括化学沉淀法、化学还 原法、萃取法、离子交换法、生物处理 法、物理化学吸附法以及综合处理法。 1.1 化学分离法 该方法主要利用氧化还原作用， 将高价高毒性的铬离子还原成低价低毒 的铬离子，即将 Cr6+还原成 Cr3+，随 后对 Cr3+进行氧化处理，形成沉淀物 Cr（OH）3 进行剥离。氧化还原法可根 据不同的反应方式细分为如下几类。 1.1.1 化学沉淀法。具体包括如 下 4 种。 （1）铁屑法。张国春等1采用 铁屑固定床反应器去除工业废水中的铬。 废水进入反应器后，首先通过反应器进 行氧化还原反应，随后通过铁屑对絮体 进行催化作用，进而对新生絮体进行吸 附或过滤，经过上述一系列的综合效应， 实现去除废水中金属铬的目的。试验结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 果表明，去除铬废水的最佳工艺条件为： HRT 为 7 h，pH 值控制在 6.06.5 之间， 并配合连续曝气操作，曝气量保持在 0.2 L/min 左右；该方法对金属铬的去除 效率较高，且方法运行稳定，经过过滤 的废水可以满足国家排放标准。 铁屑法的优势十分明显，即成本 低、效率高、易操作。因此，铁屑法是 一种经济实惠的金属铬处理方法，非常 适用于铁资源丰富区域。 （2）铁氧体法。该方法通过还 原反应、共沉淀和生成铁氧体结合起来 实现金属铬的去除。用铁氧体法处理含 铬废水，在 pH 值为 12、温度为 70 、 滴加适量双氧水时，即可得磁性较强的 铁氧体。同时，被处理后的废水中铬的 含量降低至 0.008 mg/L，达到排放标准 2。 铁氧体法的优点在于成本低、设 备简单、原材料容易获取且处理效率较 高，但其缺点也较为明显，体现在出水 中 Na2SO4 含量较高。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 （3）二氧化硫法。该方法主要 利用二氧化硫较强的还原性，可以高效 地处理高浓度的含铬废水。举例说明， 当进水中六价铬含量为 90.0430.8 mg/mL 时，经还原、沉淀处理后，出水 中六价铬含量均可达到排放标准3。 该方法易于操作、成本低、效率 高，但其缺点在于一旦二氧化硫泄露， 将造成较为严重的环境污染。 （4）钡盐法。该方法的原理在 于充分利用碳酸钡的置换作用，与污水 中的铬离子形成碳酸钡沉淀物，去除其 中的金属铬，随后再用石膏将残留的钡 离子去除。 钡盐法的优势为易操作、费用低、 效果好，缺点在于原材料钡盐获取困难， 且残留物较多，处理流程复杂4。 1.1.2 电解法。该方法的原理在 于利用电解不断产生亚铁离子，将高价 铬离子还原成低价铬离子，并同氢氧根 离子结合生成 Cr（OH）3 沉淀，进而 实现污水中铬离子的去除5。王书文等 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 6探索了微电解反应去除重金属离子的 机制，分析了 pH 值、浓度、反应时间 等反应参数对处理效果的影响，在此基 础上进行了处理电镀废水试验（1 t/h） ， 出水达到排放标准。 该法的优点在于成本低、易操作、 工艺成熟，但缺点在于需要较多铁板、 耗电多、产生污泥较多且净化出水质量 差。 1.1.3 光催化法。该方法的原理 在于利用固体半导体发光刺激，加速氧 化还原反应速率，进而去除污水中的铬 离子。周晓谦等7利用纳米 TiO2 复合 催化剂进行了含铬废水的去除试验，并 与纳米二氧化钛法进行了对比。结果表 明，相比于单纯纳米二氧化钛，复合催 化剂具有较好的处理工艺且能够循环利 用，在去除污水中铬离子方面更具优势， 反应条件在 pH 值为 2.5、光催化反应时 间大于 100 min 时效果更好，在确保反 应时间充足的前提下，去除率可高达 99.8%以上。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 该方法的优势在于清洁节能，可 以充分利用太阳光、人工光，具有很高 的处理效率，但就目前而言，其缺点在 于催化剂效率不高，反应时间过长。 1.2 传质分离法 1.2.1 离子交换法。离子交换法 指利用阴阳离子交换树脂去除高价 Cr6+离子以及低价 Cr3+离子。陈晓玲8 通 过交换反应进行静态与动态试验，分析 在不同 pH 值、不同废水流量条件下交 换反应的处理效果。试验结果表明：在 交换过程中，废水 pH 值为 4、废水流 量为 6 BV/h（BV 为床体积）时净化效 果最好。 该法优点在于处理所 得铬酸可以进一步回收利用，且处理效 果非常突出，但其缺点在于操作流程复 杂，前期投资大。 1.2.2 膜分离法。该方法的主要 技术原理为电渗析和反渗透，该技术目 前还没有大范围被业界推广使用，仍处 于工业化研究过程中。李硕文等9通过 选用三辛胺为载体，采用液膜法去除污 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 水中高价铬离子，去除率高达 95%以上， 且具有较高的铬离子回收率，可达 90% 以上，其缺点在于反应后的废水需经过 进一步处理后才能够符合排放标准。 1.2.3 吸附法。该方法根据使用 原料的不同可细分为活性炭吸附法、氢 氧化镁吸附法等。 （1）活性炭吸附法。该方法主 要是利用活性炭优良的吸附特性。李英 杰等10利用该方法进行含铬废水处理 的系统研究，研究输出了吸附等温方程 式及穿透曲线，并确去除目的，但单一 方法通常具有一定局限性，缺点也较为 明显。因此，可以考虑将二者结合起来， 实现优势互补，进而取得更好的效果。 1.3.1 络合萃取法。殷钟意等 12 对含铬废水的处理工艺进行了深入研究， 采用络合萃取法将起始 pH 值、流速和 接触时间等影响因素加以分析，总结出 如下结论：当废水起始 pH 值在 1.02.0 之间时，通过络合萃取法能够 快速有效将高价铬去除，对于低价铬含 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 量较高的污水来说，采用氧化-络合萃 取法效果更佳 1.3.2 吸附胶体浮选法。该方法 的原理在于通过有效还原剂（如 FeSO4） ，将高价铬离子还原成低价铬离 子，通过加入 NaOH 进而生成 Fe（OH）3 和 Cr（OH）3 沉淀，最后 通过十二烷基磺酸钠浮选剂直接进行浮 选，反应生成泡沫状产物，最终实现铬 离子的去除，黄巍13 就此进行了深入 研究。 1.4 生物法 生物法作为铬污水处理的一种新 型技术，近些年来广泛被国内外研究学 者所关注，生物法通常指借助微生物对 铬的吸附作用、络合作用、催化作用以 及沉淀作用等，最终实现铬离子的分离 与去除14。 柴立元等15 用从铬渣堆埋场附 近的污泥中分离到的无色杆菌属 C-1 菌 株，并利用该菌对含铬污水进行处理观 察与研究，通过调整温度、pH 值、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 Cr6+初始浓度及作用时间等因素来观察 分析该菌对高价铬离子的还原效果。研 究发现：C-1 菌株喜碱性环境，且能够 很好地还原 Cr6+，是一种良好的铬污 水处理菌种，在温度为 320 、pH 值 为 10.3 时，且配合有氧环境，对铬处理 效果最佳，经过 16 h 生物处理后，原本 含 Cr6+ 1 570.0 mg/L 的废水经处理后浓 度降为 0.6 mg/L。 生物法是一种绿色铬污水处理方 法，具备低能耗、低成本、绿色无污染 的特点，是未来有待于进一步研究的重 要方法之一。除了上述生物法所具备的 优点之外，生物法的原料还可源自于农 业或工业的废弃物，是一种变废为宝的 处理方法。因此，越来越多的研究人员 将目光投向了生物法。 2 结语 本文阐述了多种铬污水的处理方 法，可以通过上述方法实现良好的铬污 水处理效果，处理后可实现污水达标排 放，以及循环利用等目的，从而避免了