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铬污染治理方法研究进展 1 目录 乳状液膜分离法 气浮法气浮法 化学絮凝沉降法 钡盐法 还原沉淀法 离子交换法 电解法 电渗析法 堆贮法化学法解毒微生物法解毒微波法解毒 铬污染来源铬污染危害水中铬污染治理方法1 1物理法1 2物理化学法1 3化学法1 4电化学法1 5生物处理法铬渣的治理2 1干法解毒2 2湿法还原解毒2 3铬渣的无害化处理铬污染土壤的修复3 1电动力学修复3 2细菌及有机物还原3 3化学固定化 稳定化法3 4化学清洗法3 5电修复法3 6生物修复法 2 铬污染来源 铬是一种银白色 质脆而硬的金属 铬及其化合物作为冶金 电镀 制革 油漆 颜料 印染 制药等行业的重要原料 得到了广泛的应用 3 铬污染危害 铬的毒性主要来自六价铬 其被列为是对人体危害最大的八种化学物质之一 是国际公认的三种致癌金属物之一 同时也是美国EPA公认的129种重点污染物之一 暴露在这些化合物中的人 有可能引起急性病 如肝损伤 皮肤刺激 溃疡和过敏 鼻刺激 溃疡和鼻中隔穿孔 呼吸过敏 最严重的健康问题是呼吸癌 4 湘江告急 人民日报 中国经济周刊 等报导1966年 湘江检测出铬 铅 锰 锌 砷等重金属 1978年 湘江已成国内污染最为严重的河流之一 1990年代之后 湘江水质呈恶化趋势 工业污染导致的重金属污染日益严重 作为 有色金属之乡 的湖南 采选 冶炼 化工等企业多分布于湘江流域 重金属污染由此而来 相当长时期内 湖南的汞 镉 铬 铅排放量位居全国第一位 砷 二氧化硫和化学耗氧量 COD 的排放量居全国前列 作为湖南的母亲河 湘江和湘江流域重金属污染的后果越来越严重 湘江流域局部的正常供水被打断 流域内4000万人口的饮用水安全受到威胁 因重金属超标危害人体健康的事故时有发生 鱼类大幅减少 数以千亩计的农田不能耕种 有相当地域的鱼类 粮食 蔬菜不能食用 5 6 据报道少量的铬对植物生长有刺激作用 可提高收获量 但如果含量过多 对人和动植物都有危害 7 水中铬污染治理方法 1 1物理法 1 2物理化学法 1 3化学法 1 4电化学法 1 5生物处理法 8 利用具有高比表面积或表面具有高度发达的空隙结构的物质作为吸附剂 除去废水中的铬 目前常用的吸附剂有磷酸铝 水合二氧化钛和活性炭等 其优点在于操作简单 处理效果好 但价格昂贵且吸附容量小 较少用于工业废水处理 物理法 吸附法 电化学法 电解法 利用铁作阳极在电解过程中溶解生成Fe2 在酸性条件下 Fe2 将Cr6 还原成Cr3 同时在阴极析出H2 使废水中pH值逐渐上升呈中性时都以氢氧化物沉淀析出达到净化废水的目的 该技术集氧化还原 絮凝 吸附作用于一身 具有作用机制多 协同性强 综合效果好 操作简便 投资少 运行费用低且不产生二次污染的特点 10 物理化学法 气浮法 FeSO4还原气浮法 11 铬渣的治理 铬渣是铬盐生产中熟料煅烧后浸取所得到的副产物 其有害成分主要是可溶性铬酸钠 酸溶性铬酸钙等六价铬离子 12 铬渣的治理 13 干法解毒 利用一氧化碳与硫酸亚铁为还原剂 将铬渣与适量煤炭或锯末 稻壳混合 铬渣与还原煤按100 15的比例混合后送入回转窑中煅烧 煅烧温度为900 左右 向炉中喷人煤粉 过程产生的一氧化碳和氢气为还原剂 并在密封条件下水淬 使Cr6 还原成Cr3 煅烧后迅速冷却即可 既能提高解毒效果 又能提高堆存稳定性 解毒效果取决于铬渣粒度 窑内温度 铬渣在窑内的停留时间等 由于渣中六价铬主要以四水铬酸钠和铬酸钙形式存在 其反应式如下 2C O2 2CO2Na2CrO4 4H2O 3CO Cr2O3 2Na2O 3CO2 4H2O 2CaCrO4 3CO Ca2O3 2CaO 3CO2 14 湿法还原解毒 常利用含有硫酸和硫酸亚铁 硫酸亚铁等酸性物质和呈碱性的铬渣进行中和 达到还原六价铬使铬渣解毒的目的 铬渣湿法还原解毒 成本低 吃渣量大 是典型的 以废治废 使铬渣资源化的治理办法 15 16 铬渣的无害化处理 17 铬渣的无害化处理 微生物法解毒 采用能有效还原六价铬的菌株对铬渣进行微生物治理 将铬渣渗滤液经该菌处理后 其中的六价铬可达排放标准 沉淀物中Cr含量达3218 具有实际回收价值 将铬渣进行微生物柱浸 7天后溶液中检测不出六价铬 解毒后铬渣中六价铬达到国家危险废物毒性鉴别标准 微生物解毒的优点是成本低 解毒彻底 该铬渣处理方法目前只是实验室阶段 尚未对大量铬渣进行中试实验 18 铬污染土壤的修复 19 电动力学修复 电动力学修复是在土壤中插入阴 阳电极 施加直流电 在电场作用下 铬酸盐阴离子 CrO2 4 向阳极迁移 将阳极富集的铬酸盐溶液抽送至地面处置 净化后的水回灌 继续对土壤中铬酸盐进行溶解 处置 如此循环 使土壤得以修复 植物修复技术植物修复术也称为植物萃取术 即种植所谓超积累植物 利用其吸收污染土壤中的有毒物 将有毒物移至植株 然后收割植株将污染物带离土壤 20 细菌及有机物还原 动物排泄物和动植物遗骸常年累积形成的泥炭 腐殖土 既含有大量活的细菌 也含有为细菌生存繁衍所必需的营养物 又含有大量强还原性的其他有机物 能将 6价铬还原为 3价铬 这些物质中包括腐殖酸在内的多种有机酸还是良好的螯合剂 能与 3价铬形成稳定的螯合物 更促进 6价铬快速还原 21 化学固定化 稳定化法 固定化和稳定化 Solidification Stabilization S S 是将被铬污染的土壤与某种粘合剂混合 也可以辅以一定的还原剂 用于还原六价铬 通过粘合剂固定其中的铬 使铬不再向周围环境迁移 固化 稳定化是控制重金属污染较常规的技术之一 比较适合复合重金属污染 但对于铬污染处理效果不好 主要因为六价铬的水溶性很强 混合不均匀则处理后仍不能达标 但对于轻度污染或其他技术处理后仍不能达标时 可作为最终辅助技术采用 22 化学清洗法 化学清洗法 Soilwashing 是利用水力压头推动清洗液通过污染土壤而将铬从土壤中清洗出去 然后再对含有铬的清洗液进行处理 清洗液可能含有某种络合剂 或者就是清水 23 电修复法 电修复法 electricremediation 是一种在90年代后才得到重视和发展的原位土壤修复术 可有效去除土壤中重金属而且总体费用较低 7 其基本原理是在铬污染土壤两端加上低压直流电场 利用电场的迁移力 主要是电渗和电迁移的作用 将铬迁移到阴极室 Cr3 或阳极室 六价铬 从而得到分离 电修复法治理铬污染土壤的研究现在主要是Cr3 在电场下的迁移 24 生物修复法 生物修复法 Bioremediation 泛指应用植物和微生物来治理铬污染 现在铬污染的治理主要集中于微生物方面 即利用原土壤中的土著微生物或向污染环境补充经过驯化的高效微生物 在优化的操作条件下 通过生物还原反应 将六价铬还原为三价铬 从而修复被污染土壤 25 26 变废为宝 铬的再利用 27 变废为宝 铬的再利用 28 鸣谢 1 徐衍忠 秦绪娜 刘祥红 铬污染及其生态效应 J 环境科学与技术 2002 25 8 9 2 张荣海 王玉清以阳离子交换工艺处理电镀废水的实例污染防治技术第2005年8月18卷第4期 3 陈任翔 粉煤灰吸附法处理含铬废水 J 工业用水与废水 2006 37 5 47 49 4 王娟娟 马晓燕 刘海林等 废铬治理技术研究进展 J 西部皮革 2003 10 43 43 45 5 赵丽 电解还原法处理含铬废水 J 科技导报 2006 24 11 58 60 6 潘留明 含铬废水的电化学法处理研究 D 武汉 武汉科技大学 2005 7 孟凡生王业耀渗透反应格栅修复铬污染地下水的试验研究地下水2007 7 第29卷第4期 8 景学森 蔡木林 杨亚提 铬渣处理处置技术研究进展 环境技术 2006 3 33 35 9 兰嗣国 殷惠民 狄一安 等 浅谈铬渣解毒技术 环境科学研究 1998 11 3 53 56 10 潘新颖 周立岱 铬渣处理技术与可行性研究探讨 工艺与设备 2007 1 21 22 11 景学森 蔡木林 杨亚提铬渣处理处置技术研究进展1环境技术 2006 3 33 37 12 纪柱铬渣的危害及无害化处理综述无机盐工业 2003 35 3 14 13 毛晖 周莉娜 曲东微生物铁还原处理铬矿渣初步探索西北农林学报 2006 15 2 164 166 14 李晓红 刘作华 刘仁龙等1微波技术在含铬废渣解毒中的应用 压电与声光 2004 26 4 334 336 15 杨治立邱会东兰伟熊伟铬渣无害