鉻污染水體修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展(一)

字號(hào):

1、引言
    鉻(chromium)是法國(guó)化學(xué)家Lvauquelin于1797年首次發(fā)現(xiàn)的,是一種用途廣泛而又對(duì)人體危害較大的重金屬元素。環(huán)境中穩(wěn)定存在的兩種價(jià)態(tài)Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)有著幾乎相反的性質(zhì),適量的Cr(Ⅲ)可以降低人體血漿中的血糖濃度,提高人體胰島素活性,促進(jìn)糖和脂肪代謝,提高人體的應(yīng)激反應(yīng)能力等;而Cr(Ⅵ)則是一種強(qiáng)氧化劑,具有強(qiáng)致癌變、致畸變、致突變作用,對(duì)生物體傷害較大。
    鉻污染最常見(jiàn)的是水體污染,如電鍍鉻廢水、制革、制藥、印染業(yè)等應(yīng)用鉻及其化合物的工業(yè)企業(yè)排放的廢水,主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)兩中價(jià)態(tài)進(jìn)入環(huán)境。據(jù)資料介紹,制革工業(yè)通常處理1t原皮,要排出含鉻為410mg/L的廢水50-60t.煉油廠和化工廠所用的循環(huán)冷卻水中含鉻量也較高。鍍鉻廠的廢水中含鉻量更高,尤其在換電鍍液時(shí),常排放出大量含鉻廢水。鉻對(duì)水體的污染不僅在我國(guó)而且在全世界各國(guó)都已相當(dāng)嚴(yán)重了。世界各國(guó)普遍把鉻污染列為重點(diǎn)防治對(duì)象。
    2、水體中鉻的存在形態(tài)
    天然水體中鉻的質(zhì)量濃度一般在1-40μg/L之間,主要以Cr3+、CrO2-、CrO42-、Cr2O27-4種離子形態(tài)存在,水體中鉻主要以三價(jià)鉻和六價(jià)鉻的化合物為主。鉻的存在形態(tài)直接影響其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。三價(jià)鉻大多數(shù)被底泥吸附轉(zhuǎn)入固相,少量溶于水,遷移能力弱。六價(jià)鉻在堿性水體中較為穩(wěn)定并以溶解狀態(tài)存在,遷移能力強(qiáng)。因此,水體中若三價(jià)鉻占優(yōu)勢(shì),可在中性或弱堿性水體中水解,生成不溶的氫氧化鉻和水解產(chǎn)物或被懸浮顆粒物強(qiáng)烈吸附后存在于沉積物中,若六價(jià)鉻占優(yōu)勢(shì)則多溶于水中。六價(jià)鉻毒性一般為三價(jià)鉻毒性的100多倍,但鉻可由六價(jià)還原為三價(jià),還原作用的強(qiáng)弱主要決定于DO、BOD5、COD的值,DO值越小,BOD5值和COD值越高,則還原作用越強(qiáng)。
    3、水體重金屬鉻污染的治理方法
    3.1物理化學(xué)方法
    (1)稀釋法和換水法
    稀釋法就是把被重金屬污染的水混入未污染的水體中,從而降低重金屬污染物濃度,減輕重金屬污染的程度。此法適于受重金屬污染程度較輕的水體的治理。這種方法不能減少排入環(huán)境中的重金屬污染物的總量,又因?yàn)橹亟饘儆欣鄯e作用,所以這種處理方法目前漸漸被否定。換水法是將被重金屬污染的水體移出,換上新鮮水,而減輕水體污染的一種措施,該方法適用于魚(yú)塘等水量較小的情況。
    (2)混凝沉淀法
    許多重金屬在水體溶液中主要以陽(yáng)離子存在,加入堿性物質(zhì),使水體pH值升高,能使大多數(shù)重金屬生成氫氧化物沉淀。另外,其它眾多的陰離子也可以使相應(yīng)的重金屬離子形成沉淀。所以,向重金屬污染的水體施加石灰、NaOH、Na2S等物質(zhì),能使很多重金屬形成沉淀去除,降低重金屬對(duì)水體的危害程度。這是目前國(guó)內(nèi)處理重金屬污染普遍采用的方法。
    (3)離子還原法和交換法
    離子還原法是利用一些容易得到的還原劑將水體中的重金屬還原,形成無(wú)污染或污染程度較輕的化合物,從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性,以減輕重金屬對(duì)水體的污染。電鍍污水中常含有六價(jià)鉻離子(Cr6+),它以鉻酸離子(Cr2O72-)的形式存在,在堿性條件下不易沉淀且毒性很高,而三價(jià)鉻毒性遠(yuǎn)低于六價(jià)鉻,但六價(jià)鉻在酸性條件下易被還原為三價(jià)鉻。因此,常采用硫酸亞鐵及三氧化硫?qū)⒘鶅r(jià)鉻還原為三價(jià)鉻,以減輕鉻污染。
    離子交換法是利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質(zhì)發(fā)生交換作用,從水體中把重金屬交換出來(lái),以達(dá)到治理重金屬污染的目的。經(jīng)離子交換處理后,廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹(shù)脂上,經(jīng)再生后又從離子交換樹(shù)脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。
    離子還原法和交換法費(fèi)用較低,操作人員不直接接觸重金屬污染物,但適用范圍有限,并且容易造成二次污染。
    (4)電修復(fù)法
    電修復(fù)法是20世紀(jì)90年代后期發(fā)展起來(lái)的水體重金屬污染修復(fù)技術(shù),其基本原理是給受重金屬污染的水體兩端加上直流電場(chǎng),利用電場(chǎng)遷移力將重金屬遷移出水體。Ridha等提出,在一個(gè)碳的氈狀電極上,用電沉積法從工業(yè)廢水中除去銅、鉻和鎳的技術(shù)。另外,可以用電浮選法凈化含有銅、鎳、鉻和鋅等重金屬的工業(yè)污水。此外,近年來(lái)還有人把電滲析薄膜分離技術(shù)應(yīng)用到污水重金屬處理實(shí)踐當(dāng)中。