趙 銀，令狐文生

(紹興文理學院 化學化工學院，浙江 紹興 312000)

鉻(Cr)是一種重要的化工原料，具有耐腐蝕的特性，在溫度很高的條件下暴露在空氣中的鉻也不易被氧化，所以常被人們用作金屬鍍層保護材料。很多工業(yè)生產(chǎn)的電鍍產(chǎn)品為了提高其質(zhì)量及外觀，經(jīng)常會在鍍件表面鍍上金屬鉻來充當保護層的作用。隨著大量鍍鉻產(chǎn)品的生產(chǎn)，大量含有鉻離子的工業(yè)廢水不經(jīng)過正確的處理就隨意排放到生活環(huán)境中，工業(yè)含鉻廢水的不當處理導致鉻環(huán)境污染日趨嚴重。其中洗滌鍍件的廢水占車間鉻廢水排放量的80%以上[1]。人體內(nèi)鉻含量一旦超標便會引起人體疾病的發(fā)生。鉻污染已經(jīng)影響了很多人的生活，人們因為食用鉻含量超標的食物而中毒的現(xiàn)象屢見不鮮。電鍍行業(yè)中有一種常見的職業(yè)病，被人們稱為“爛鼻子”病，醫(yī)學上稱為“鉻鼻病”，是我國法定的職業(yè)病之一。所以解決鉻污染問題已經(jīng)成為環(huán)境污染研究者的重要工作之一。Cr(Ⅵ)離子被我國列為重點整治的污染物。本文對國內(nèi)外處理含鉻廢水的技術(shù)進行了研究并對如何更好地利用吸附法處理含鉻廢水提出了建議。

1 鉻離子對環(huán)境的危害

鉻廣泛存在于自然界，大多顯三價，土壤中的Cr(Ⅵ)被植物體富集，而工業(yè)廢水中的鉻通長顯六價，六價鉻對環(huán)境的危害大于三價鉻。隨著工業(yè)不斷地發(fā)展鉻離子對環(huán)境及人類的危害也越來越大。

土地資源對人類而言是至關重要的資源，是人類一切活動的重要依賴。農(nóng)業(yè)土地的要求要遠高于其他種類的土地。農(nóng)業(yè)土地一旦受到了污染，將會對人類產(chǎn)生極大的危害。在土壤溶液中Cr(Ⅵ)通常以CrO42-和Cr2O72-的表現(xiàn)形式存在，由于土壤膠體吸附能力較弱，因此具有較高的活性，不易被土壤修復，對土壤中的植物體毒害較為嚴重。相比較而言Cr(Ⅲ)對土壤中植物的毒害作用比較輕。主要是由于Cr(Ⅲ)是以Cr(H2O6)3+、Cr(OH2)2+、CrO2-的表現(xiàn)形式存在，容易附著在土壤膠體或者形成相應的沉淀使其活性變?nèi)?。土壤中鉻的價態(tài)不是穩(wěn)定的，Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)在一定的條件下可以實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化。由于土壤是一個復雜多相的體系，鉻在土壤中的價態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化受到多種因素的影響。Cr(Ⅵ)會在土壤中積累，阻礙作物的生長，當土壤中Cr(Ⅵ)累積過量時，鉻離子會結(jié)合植物細胞內(nèi)蛋白質(zhì)，從而導致細胞失去活性，過量的鉻被人體吸收會使人體細胞發(fā)生癌變。黃少平等[2]通過對我國部分土壤進行實驗，結(jié)果表明可溶性Cr(Ⅵ)含量在1.59×10-6～1.70×10-6，平均值為1.63×10-6，變異系數(shù)為0.025 8。

電鍍廠是水體中Cr(Ⅵ)離子最主要的來源。國家標準規(guī)定飲用水的Cr(Ⅵ)含量≤0.05 mg/L，飲用水中鉻的表現(xiàn)形式為Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)，三價鉻的毒性遠遠小于六價鉻且六價鉻更易進入人體并蓄積，從而引起嘔吐、惡心、口角糜爛等疾病[3]。鉻離子通過水體進入人體并在人體內(nèi)積聚，減緩了人體細胞組織的代謝從而引起腸胃疾病及類似哮喘的肺部病變。

2 含鉻廢水主要處理方法

目前關于含Cr(Ⅵ)廢水的處理方法有很多，主要包括化學法、物理法以及生物法等。這些方法各有優(yōu)缺點且適用的條件不同。

2.1 還原沉淀法

還原沉淀法是一種常用的處理Cr(Ⅵ)的方法。在水溶液顯酸性時加入還原劑，Cr(Ⅵ)離子被還原為Cr(Ⅲ)離子，然后加入堿性物質(zhì)與之生成沉淀去除。嚴忠純等[4]用加堿磁絮凝技術(shù)進行處理，然后把氫氧化鉻膠體用酸性溶液溶解，分離磁粉，并且可以將溶解的氫氧化鉻膠體研磨成鉻粉，能夠?qū)崿F(xiàn)高濃度鉻廢液中鉻的循環(huán)利用。實驗結(jié)果表明：按n(OH-)∶n(Cr3+)=4∶1物質(zhì)的量比投加氫氧化鈉，常溫條件下水解30 min后，鉻離子基本完成水解，上層清液總鉻含量在30 mg/L以下，且當磁粉與鉻(以Cr2O3計)質(zhì)量相同時，沉降效果達到最佳。

2.2 膜分離法

陳海琴等[5]通過導電微濾膜與鐵板電極形成的回路，研究了在不同電壓和運行時間條件下對含鉻廢水的處理效果。實驗結(jié)果表明，在外加電壓為2 V，鉻濃度為20 mg/L，運行90 min，可以達到處理鉻效果的同時不會造成膜損壞。鉻的去除率與電壓的增大成正比。李夢琦等[6]通過實驗表明，在電流密度J=55 A/m2、初始濃度c(Cr6+)=40 mg/L，初始pH值為3，電解時間60 min，水力停留時間20 min條件下，ECMR出水總鉻去除率達到99.2%，廢水中Cr(Ⅵ)的去除率達到99.4%。黃婕等[7]利用NF-1812卷式納濾膜在室溫條件下處理含鉻廢水，考察了對納濾膜去除Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的效果與壓力、濃度的關系的研究。納濾膜對鉻離子的分離效果受到鉻離子的形態(tài)、操作壓力、料液的質(zhì)量濃度等多方面的綜合影響。在壓力0.25～0.55 MPa范圍內(nèi)，操作壓力的升高，會使膜分離過程中的動力差變大，膜通量也隨之變大，廢水處理的能力也逐漸增強，但是納濾膜對鉻離子的截留率都有不同程度的下降，其中Cr(Ⅲ)的截留率降低了4%，Cr(Ⅵ)的截留率降低了6%，NF-1812納濾膜對三價鉻的分離能力大于六價鉻。在鉻離子質(zhì)量濃度為0.05～0.20 g/L，納濾膜對鉻離子的截留率隨質(zhì)量濃度增加反而下降，然而Cr(Ⅵ)質(zhì)量濃度對截留率的影響較小。NF-1812卷式納濾膜對廢液中的Cr(Ⅲ)離子有顯著的分離作用。

2.3 吸附法

吸附法是處理Cr(Ⅵ)的常用方法之一?；钚蕴烤哂胸S富的孔結(jié)構(gòu)和獨特的物化性質(zhì)，有廣泛的用途。活性炭是吸附中常用的吸附劑。活性炭具有較大的比表面積和豐富的孔結(jié)構(gòu)，因而在生產(chǎn)、生活以及科研中成為首選材料。張亁等[8]研究得出活性炭對電鍍廢液中鉻離子的吸附作用較為顯著。通常來說活性炭有較強的水污染處理能力，能夠?qū)ξ鬯械你t離子進行有效的吸附，然而在吸附過程中極易受到溫度等因素的影響。吸附劑的種類也多種多樣，使用單一種類的吸附劑往往不能夠達到理想的效果。因此使用改性后的吸附劑來吸附廢水中的鉻離子成為廣大學者的研究對象。賀龍強等[9]通過實驗得出用堿改性后的粉煤灰吸附鉻離子的效果較好，且堿改性后的粉煤灰用量為6 g/L。在溫度25 ℃、pH值為9的條件下振蕩60 min，鉻離子的去除率可達到99.8%。用堿改性后的粉煤灰對水中鉻離子的吸附能力大于未改性的粉煤灰。NIV等[17]實驗得出在初始濃度為2 mg /L，pH值為4，吸附劑量為1 g/L，反應時間為120 min的條件下負載Fe3O4的陶粒對Cr(Ⅵ)的去除率達到93%。

OUYANG等[11]通過實驗制備出一種負載氧化石墨烯的稻殼生物炭吸附劑且具有良好的成本效益。pH值影響該吸附劑吸附能力較為明顯，且在pH值為2時的條件下對水中Cr(Ⅵ)的最大吸附能力為48.8 mg/g。MEI等[12]通過實驗合成一種新型交聯(lián)水凝膠吸附劑，并測得低濃度下該吸附劑對Cr(Ⅵ)離子仍保持100%的吸附效率。YE等[13]通過實驗表明SiPyR-N4在pH值為4的條件下，可從100 mg/L的Cr(Ⅵ)的溶液中去除99.3%的Cr(Ⅵ)。通過沉淀可回收98.6%的高純鉻。JIANG等[14]實驗證明了藻酸鹽基對Cr(Ⅵ)離子最大吸附容量為497.1 mg/g，新型胺改性后對低濃度的Cr(Ⅵ)溶液也有較好的吸附效果且具有出色的再生能力。AMIN等[15]通過實驗表明小球藻殘渣是前景較好的生產(chǎn)成本低且高效的吸附劑原料。

2.4 生物法

生物修復法也是處理鉻污染常用的方法。張學洪等[16]發(fā)明出了一種生物修復鉻的方法。通過組裝一個表面流人工濕地裝置，使名為李氏禾的植物生長在事先選擇好的填充料上，植物會吸附填充料中的鉻離子。然后定期地收割李氏禾，從而達到從水中去除鉻的目的。這種修復方法針對不同價態(tài)的鉻都有較好的去除效果，且具有操作簡單、成本低等優(yōu)點。

3 結(jié)語

當前土壤中過量的鉻污染及水質(zhì)中超標的鉻污染的環(huán)境問題還沒有得到很好地解決，怎樣降低土壤中六價鉻的毒性及含量是當前很多環(huán)境研究者想要解決的重要問題之一。吸附法是環(huán)境處理過程中一種常用的方法，其中吸附劑起著最關鍵的作用。鉻的污染范圍相對較廣且與人們生活息息相關，故研究的吸附法中使用的吸附劑需對鉻有良好的還原和吸附效果，材料易得，且對環(huán)境沒有二次污染，研究者仍需投入大量精力去尋找一種最為適合的高效吸附劑。