含鉻廢水處理綜述

含鉻廢水處理綜述摘要：近年來，染料、電鍍、油漆、冶金等多種行業(yè)軍會產(chǎn)生大量的含銘廢水，1對土壤、水環(huán)境和人類健康都會造成極其嚴(yán)重的危害。因此，如何提高含格廢水中銘離子的去除效率成為相關(guān)學(xué)者的研究重點(diǎn)。本文從物理吸附法、生物法以及化學(xué)法三個方面系統(tǒng)介紹目前含銘廢水處理的幾種常見方法，包括沸石法、酸改性木屑法、化學(xué)電解法、鐵氧體法、生物絮凝法、生物吸附法等。綜合闡述這些方法目前的研究方向及其原理，同時說明處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及工藝流程中的影響因素。最后對含銘廢水的處理方法進(jìn)行總結(jié)和展望，以期為我國含銘廢水的處理提供參考。關(guān)鍵詞：含銘廢水；物理吸附；化學(xué)法；生物法重金屬對于環(huán)境和人類健康的危害已經(jīng)眾所周知，格作為重金屬中的一員，對于人類健康的影響是多方面的，然而銘又是各行業(yè)不可或缺的原材料，為避免這些銘離子及其化合物排入水體、土壤對環(huán)境和人類健康造成不可挽回的損失，對含銘廢水的處理尤為重要。廢水中銘主要存在形態(tài)以六價格和三價格為主。其中六價格對于人體危害極大，三價格化合物相對無毒［1］。因此，在對含銘廢水的處理中常常需要先將銘離子進(jìn)行降價處理，防止六價格流入環(huán)境中。目前，含銘廢水的處理技術(shù)已然成熟，但對于我國廢水處理現(xiàn)狀而言，廢水處理技術(shù)仍然面臨著一些問題，如傳統(tǒng)物理法處理能力有限，化學(xué)法易造成二次污染，生物法材料昂貴，一些綜合處理法其適用性有待考證。為此，本文綜述了目前幾種常見的含銘廢水處理技術(shù)，說明了各種方法的實(shí)際效果、優(yōu)勢和局限性，闡述了一些方法的工藝流程，并補(bǔ)充了一些方法的改進(jìn)處理，以期為我國含銘廢水的處理提供參考。1物理吸附法1.1沸石法沸石是含水多孔鋁硅酸鹽的總稱，沸石中有著空腔和孔道，并且具有極強(qiáng)的吸附能力、離子交換等性質(zhì)。沸石被廣泛應(yīng)用于氨、氮、鎳、銘等重金屬廢水的處理⑵。但單純的天然沸石對于含銘廢水的吸收效果不佳，需對沸石進(jìn)行改性或聯(lián)合處理，常見的處理方式有酸改沸石、十六烷基三甲基漠化銨改性、粉煤灰合成沸石、CaS-x成沸石、再生核桃皮-沸石復(fù)合填料等。經(jīng)處理后的沸石不僅吸附效果好，還能再生并重復(fù)利用，并且沸石本身價格低廉。1.2酸改性木屑法改性木屑法處理含重金屬離子廢水的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但不同樹木的木屑經(jīng)過不同改性劑的改性對于不同種類的重金屬離子吸收效果不盡相同。使用丁二酸改性茶油樹木的木屑對于吸附軸有著十分顯著的效果，再者柏松在杉木木屑對于Hg2+的吸附一文中說明了木屑對于重金屬離子吸收的顯著效果［3］,其他木屑對于不同離子也有著不同的吸收效果。在吸收Cr6+這方面，具有代表性的研究中:利用三種酸改性普通加工的木屑，紅外光譜圖分析、以及不同酸的濃度對Ch+的吸收展開研究，結(jié)果表明該實(shí)驗(yàn)符合Langmuir等溫吸附模型，且該吸附過程符合二級動力模型，揭示了酸改木屑對Cr6+的吸附原理4。1.3活性炭法活性炭作為一種應(yīng)用廣泛的吸附劑，常常被應(yīng)用于各種雜質(zhì)的吸附，其中不乏一些重金屬離子，對于活性炭改性處理能夠有效提高其吸附性能。為使活性炭的吸附能力進(jìn)一步提升,利用鈦元素以Ti4+存在于載鈦活性炭表面，形成Ti-O鍵，使得載鈦活性炭的比表面積比普通活性炭的大。研究表明,在相同條件下，載鈦活性炭對于Ch+吸附效率比普通活性炭提升了17.1%。另外,活性炭常常采用加熱、酸浸泡、堿浸泡等方法進(jìn)行再生［5］。盡管如此，改性活性炭依舊有使用周期短、運(yùn)行費(fèi)用高、再生溫度高的缺點(diǎn)。1.4羽毛吸附法使用羽毛作為吸附劑處理銘鞣廢水中的Cr3+這一研究觀點(diǎn)早已提出。廢棄的羽毛不易被微生物降解，易滋生病毒，不僅污染環(huán)境，還影響人類健康。然而羽毛中的角蛋白質(zhì)經(jīng)過改性處理后能夠有效使得制革生產(chǎn)過程中含銘廢水排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)⑹。經(jīng)過改性處理的羽毛對于Cr3+的吸附能力很好,影響其效果的主要是CrO2-的濃度27和吸附時間［口，但不同的改性處理得到的羽毛，針對吸附物的不同其吸附能力不同。物理吸附法多種多樣，工藝簡單、經(jīng)濟(jì)高效，吸附劑來源廣泛，去除效果好，但需尋求價值更高的吸附劑。對于低濃度的含銘廢水，吸附劑的選擇十分關(guān)鍵，普通改性吸附劑針對低濃度含銘廢水的吸附效果不佳。因此，在處理低濃度含銘廢水的過程中，吸附劑的選擇十分重要⑻。2化學(xué)處理法2.1電解法通過電解法處理含重金屬廢水的研究已經(jīng)十分普遍，普通電鍍工藝較健全，新型電解法多種多樣，如鐵屑內(nèi)電解法，三維電極電解法，模電解法，微電解法。在處理高濃度含銘廢水時，適當(dāng)加入NaCl可增強(qiáng)溶液電導(dǎo)率，從而提高銘離子的去除率，在此前提的適宜條件下,通過電解法可以使得銘離子的去除率高達(dá)99%如為使傳統(tǒng)方法更具研究意義，因此，深入研究傳統(tǒng)電解法處理含銘廢水，研究發(fā)現(xiàn)，電解電壓取最大，陰陽極間距取最小，能夠有效使銘離子去除率提高。傳統(tǒng)電解法局限性較多，消耗鋼板多，產(chǎn)生沉渣多，且不宜處理高濃度含銘廢水，在此基礎(chǔ)上的新型方法值得借鑒［10］o2.2鐵氧體法鐵氧體法在處理含銘廢水時，能一次性處理大量廢水，其凈化效果較好，設(shè)備簡單，投資少，產(chǎn)生的餡泥可制作磁性半導(dǎo)體材料，在使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的同時，還讓污泥得到二次利用，并減少了二次污染。該方法利用氧化還原反應(yīng)使Ch+被還原為Cr3+并沉淀mi。但該法自身存在反應(yīng)溫度高、能耗大、不易連續(xù)操作、處理時間長等不足。因此由單一氧化法轉(zhuǎn)向與其他污水處理法相結(jié)合的過程。超聲波-鐵氧體法就是之一，該聯(lián)合法利用了超聲波凝聚效應(yīng)和空化作用，提高沉淀速度，且由于超聲波作用使得溶液產(chǎn)生大量強(qiáng)氧化性自由基，降低了氧化材料的消耗。2.3離子交換法離子交換法采用離子樹脂過濾原水，水中的離子會與其他離子進(jìn)行交換，從而將其他離子除掉，離子樹脂根據(jù)酸堿性不一樣而有所區(qū)別。大致分為強(qiáng)酸性、強(qiáng)堿性、弱酸性、弱堿性。不同類型的離子樹脂對溶液中離子的作用效應(yīng)不同。經(jīng)動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)確定低流速對Ch+的吸收，廢水濃度越高，吸附飽和時間越短，穿透越快。一般來說，離子交換法的主要設(shè)備是固定床，固定床的設(shè)備簡單，但效率低。因此，采用膨脹床替代固定床，能表現(xiàn)出較好的分離特性。另外選擇好樹脂的種類和型號對于處理不同類型的含銘廢水至關(guān)重要。3生物處理法3.1生物吸附法生物吸附法處理含銘廢水是依托于生物本身的結(jié)構(gòu)吸附廢水中的金屬離子。這些生物對于重金屬有很好的耐毒性，并且來源廣泛、吸附能力強(qiáng)、價格低，能夠降低廢水中的重金屬濃度。采用酵母菌與活性污泥相結(jié)合處理含銘廢水，對以+的去除率高，對廢水的pH值適應(yīng)范圍廣。然而，控制廢水pH值，能夠影響泥炭對磷酸鹽，銅和銘的選擇性吸附。BeryaTatar等人的生物吸附實(shí)驗(yàn)就很好的說明了金屬離子之間存在的競爭吸附行為。吸附劑并非局限于活性污泥，綠藻水綿、馬尾藻和總狀蕨藻、游離和固定化根霉以及游離和固定化黑曲霉都能很好的吸附重金屬離子，但其吸附效率與廢水pH值及其濃度有很大的關(guān)系。3.2生物絮凝法生物絮凝法是利用微生物的分泌到細(xì)胞外的絮凝劑進(jìn)行絮凝沉淀來處理廢水的方法。通過改良的生物絮凝法，即改性Fenton與生物絮凝工藝的結(jié)合。處理造紙廢水，該法可以有效處理水中重金屬離子及有機(jī)污染物，降低了廢水的毒性。等人的研究證明可以利用石油烴源細(xì)菌生產(chǎn)無細(xì)胞毒素的生物絮凝劑。此外，這種生物絮凝劑具有良好的絮凝能力。生物絮凝還可以提高廢水處理過程中的能量回收。4結(jié)語與展望隨著工業(yè)化的進(jìn)程加快，廢水排放一直世界各國廣泛關(guān)注的問題，廢水含有的重金屬離子難以有效除去，過去的各種方法在除去銘離子這一方面始終存在缺陷。但是，隨著研究的深入各種方法去除銘離子的效率得到提高?；谏鲜鼋榻B的物理吸附法中通過改性處理的吸附劑比傳統(tǒng)吸附劑更易處理銘離子，但改性處理無疑增加了處理成本。而普通吸附劑的來源廣泛，普遍價格便宜，改性處理雖然增加了處理廢水的工藝流程，進(jìn)一步簡化改性處理流程是優(yōu)化物理吸附法的關(guān)鍵。化學(xué)處理法中不管是電解法亦是離子交換法在處理大量廢水的情況下，其材料的消耗十分大，并且部分化學(xué)法大量消耗電能。一般其消耗材料難回收或者不可回收。在生物處理法中，很多生物法對于重金屬離子的去除效果一般，對于銘離子的除去率在60%-70%左右，然而，生物法可去除重金屬離子的類型十分廣泛，因此，生物法的前景非常好，仍需進(jìn)一步探索生物法對重金屬離子去除效率的提高方法。參考文獻(xiàn)：DBagchi,StohsSJ,DownsBW,etal.Cytotoxicityandoxidativemechanismsofdifferentformsofchromium[J].Toxicology,2002,180(1):5-22.劉金燕，劉立華，薛建榮，呂超強(qiáng)，李童，胡博強(qiáng).重金屬廢水吸附處理的研究進(jìn)展[J].環(huán)境化學(xué),2018,37(09):2016-2024.柏松,馮亞娥，駱斌.杉木木屑對廢水中Hg~(2+)的靜態(tài)吸附研究[J].環(huán)境科技,2011,24(03):12-14.梁鴻霞，張正，黎梅，徐春麗.酸改性木屑處理含Cr~(6+)廢水[J].攀枝花學(xué)院學(xué)報(bào),2019,36(05):7-11.李英杰，紀(jì)智玲，候鳳，李茂林，王紅心.活性炭吸附法處理含銘廢水的研究[J].沈陽化工學(xué)院學(xué)報(bào),2005(03):26-29.WenxinL,JijunX,LijuanC,etal.ModificationWasteFeathersandItsTreatmentChrome(III)inTanningWasteWater[J].2010.邵堅(jiān),李海華，李淼，李超，陳紹波.改性羽毛對工業(yè)廢水中Cr_2O_7~(2-)的吸附性能研究[J].河南科學(xué),2006(01):122-124.賈秀秀.低濃度含銘廢水吸附處理試驗(yàn)研究[D].河北科技大學(xué),2019.雷英春.電解法處理高濃度含銘廢水回收格的研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2011,11(06):