含铬废水处理技术研究进展

万志鹏

(江西师范大学 化学化工学院，江西 南昌 330022)

铬及其化合物在化工生产中应用及其广泛，涉及电镀、冶金、染料、制革、油漆及胶片等行业。工业生产产生大量的含铬废水，严重污染了环境并威胁到人类的健康。含铬废水以三价和六价化合物的形式存在，且Cr(VI)的毒性比Cr(III)大得多，会通过食物链的累积进入到人体，破坏细胞正常的代谢，致癌致畸变作用强。因此，很多国家都视Cr(VI)为严重污染物，例如美国环保署就将Cr(VI)视为高度危险的有毒物质之一；我国也在工业废水排放标准中要求Cr(VI)的质量浓度小于0.5mg/L。含铬废水在实际处理过程中一直是个比较棘手的问题，且随着人们对环境保护和自身健康的愈加重视，国家对废水处理的要求也越来越严格。废水处理技术一直是研究的重点，而含铬废水因其巨大的危害性更是工业废水中处理的重要领域。目前含铬废水处理方法很多，有化学沉淀法、吸附法、膜分离法、电解法、光化学还原法等，本文就其中一些典型处理方法和新研究开发的处理技术进行总结，为相关化工企业及研究人员提供一些参考。

1 吸附法

吸附剂具有孔隙率大、比表面积大、表面活性高等特点，利用吸附剂的吸附作用处理含铬废水是研究的热点，常用的吸附剂有活性炭、粉煤灰、膨润土、沸石、农业废弃物等。吸附法处理含铬废水操作简单方便、处理效果好、成本低、可循环使用吸附剂，但传统的吸附剂存在吸附容量低、吸附速率慢等缺点，为此，不断有研究者致力于开发新型高效廉价吸附材料或对常见吸附剂表面进行改性处理以提高其吸附性能。卫新来等[1]对废弃棉铃壳进行酸改性并用于处理含铬废水，比较研究改性前后棉铃壳的吸附性能差异，并考察吸附时间、溶液pH值、吸附剂投加量以及温度对吸附性能的影响，结果发现改性后的棉铃壳吸附性能明显增强，增加吸附时间和温度都有利于对废水中铬离子的吸附，在室温、pH值为2、吸附时间为2 h时，铬离子的去除率能够达到99.3%。利用改性棉铃壳处理含铬废水有望实现以废治废、节约资源的目的。马万征等[2]利用活性炭-珍珠岩复合材料处理含铬废水，研究发现在铬离子约0.1μg/mL，活性炭、珍珠岩投放量分别为500mg、50mg，吸附时间130 min，pH值为4、反应温度为25℃时，Cr6+的去除率可达到96%。王锐刚[3]利用甘蔗废渣处理吸附含铬废水，在室温下研究了溶液pH、废渣用量、甘蔗废渣粒径、铬离子初始浓度等对吸附的影响，结果发现，由于甘蔗废渣活性点位的强烈吸附，可以有效去除废水中的铬离子，增加甘蔗用量和减小甘蔗粒径铬离子去除率增加；Cr(III)的去除效果随pH值的增大而增大，而Cr(VI)则相反；甘蔗废渣对Cr(III) 的吸附较Cr(VI)强。随着吸附分离技术的不断进步和各种新型高效的吸附材料不断被开发出来，吸附剂用于处理含铬废水将有着广阔的前景。

2 光催化法

光催化法[4]是近几年发展起来的处理废水的新方法，利用半导体作催化剂处理废水，固体半导体在太阳光的照射下吸收能量激发产生电子-空穴对，利用电子的还原性和空穴的氧化性来有效地降解水体中的污染物。常见的光催化剂有TiO2、ZrO2纳米管等，其中纳米TiO2因其量子产量多、性质稳定、成本低等特点，研究地较多。刘存海[5]等采用微波辅助低温法制备出锐钛矿型TiO2薄膜，在自制的光催化反应器中进行光降解实验处理含铬废水，TiO2膜在紫外光照射下产生大量光生电子使废水中的Cr(VI)迅速还原为Cr(III)，调节pH可使Cr(III)在光照射下转化为Cr(OH)3沉淀，从而沉降除去；在最优条件下总铬去除率可达到99.8%。牟科全等[6]采用阳极氧化制备出的ZrO2纳米管，能有效提高ZrO2的量子效率，增大其表面积，有利于光催化还原过程Cr(VI)的还原和固载；以ZrO2纳米管为光催化剂，甲醛为空穴捕获剂，在紫外光照射下ZrO2纳米管产生光生电子将低浓度含铬废水中的 Cr( VI) 还原并固载于其表面实现铬的完全去除；80 min内去除率可达到99.4%。光催化法处理含铬废水无需加入还原化学药剂，在充分利用太阳光和人工光的作用下就可将Cr(VI)还原为Cr(III)，但目前由于光催化机理研究的还不够透彻，光照控制起来困难，还未在工业上普遍使用。

3 膜分离法

膜分离法[7]处理含铬废水利用选择性透过膜两侧压力差、浓度差、电位差等物性差异为推动力使物质进行分离，膜分离技术通常有电渗析、反渗透、超滤、液膜法、膜生物反应器、纳滤等。近年来，膜分离技术因其分离效率高、无二次污染、自动化程度高等优点而受到广泛关注。黄婕等[8]采用NF-1812卷式纳滤膜于室温条件下处理含铬废水，研究考察了压力、浓度等对纳滤膜处理效果的影响，结果发现在0.25～0.55MPa范围内压力升高，膜通量随之变大，废水处理能力也提高，但膜对铬离子的截留率有所下降，纳滤膜对Cr(III)的截留率总体上高于Cr(VI)；NF1812卷式纳滤膜能够有效处理含铬废水中的三价铬离子。随着研究的不断深入，纳滤技术作为一种新型膜分离技术，有望在含铬废水处理中发挥关键作用。

4 纳米材料在含铬废水处理中的应用

5 总结与展望

铬等重金属对水体的污染和对人类健康的影响日益受到国内外的光泛关注，现有工业上含铬废水处理技术大多采用化学沉淀方法和吸附法，但容易产生二次污染，清理不够彻底等问题。随着环保要求的越来越严格，对含铬废水进行综合防治、以废治废将是研究的重点。目前一些新型处理方法如光催化法、膜分离法及利用纳米材料处理含铬废水虽高效方便，但大多停留在实验室阶段，条件简单易掌握，但实际工业上含铬废水处理往往影响因素更为复杂，难以把控，处理起来困难。所以，科学工作者还应当继续开发研究更为高效节能、环境友好、能实际应用的含铬废水处理技术。