水中铬处理方法的研究进展

摘 要：根据研究表明Cr6+离子不利于人的身体健康，因此必须严格控制其在水中的含量。寻求处理效果好、经济性能高的处理方法和处理材料一直是该领域的研究热点。简要叙述了常见水中铬的处理方法，为环境测试工作提供理论指导。

关 键 词：Cr6+;处理方法;研究进展

中图分类号：X 703 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）06-1368-03

Research Progress in Treating Chromium in Water

SUN Yan-tao1，2，LIU Shi-bo1，2，LI Ting-ting1，2，CUI Yun-cheng1，2

（1. College of Chemistry， Jilin Normal University， Jilin Siping 136000， China; 2. Key Laboratory of Preparation and Applications of Environmmental Frendly Materials of Ministry of Education， Jilin Normal University， Jilin Siping， 136000， China）

Abstract： Hexavalent chromium ion is bad for people"s health， so its content in the water must be strictly controlled， especially in the treatment of industrial wastewater. The treatment method and materials with better effect and economic performance have been a research focus. In this paper， common treating methods of chromium in water were discussed， which could provide theoretical guidance for monitoring analysis of environment.

Key words： Cr6+; Processing method;Research progress

铬在地壳中属于分布较广的元素之一，主要化合价有二价态、三价态、六价态，其中以Cr3+和Cr6+较常见。Cr3+是无毒的，并且是人体所必须的微量元素之一。与此相反Cr6+是有毒的，如果食用含量超标的铬污水所生长出来的食物，短期内将刺激人体的皮肤或黏膜，长期则会引起癌症[1]。另外三价铬在环境中迁移时可能会转化为六价铬而使毒性增强。水体中铬含量测定越来越受到环境监测工作者的关注。目前，水中六价铬测定的主要方法包括分光光度法[2-4]、原子吸收分光光度法[5-7]、荧光光谱法[8]、电化学方法[9，10]、离子色谱法[10]和电感耦合等离子体[11，12]等多种方法。由于含铬废水危害大，因此如何有效、快速的将水中的铬分离出来变得尤为重要，本文综述近几年国内含铬废水的处理方法，为含铬废水的快速、有效测定提供参考依据。

1 吸附法

在各种除铬方法中，吸附法具有低廉高效、操作简单、不易造成二次污染等优点而被广泛关注。具有较好应用前景的吸附剂主要有矿物、金属氧化物、水滑石类、活性炭、碳纳米管和树脂等[13]。

1.1 矿物和金属氧化物类吸附剂

矿物（石英砂、沸石、蒙脱石、蛭石等）和金属氧化物（铁氧化物、铝氧化物等）广泛存在于环境中，一般具有较大的比表面积，在通常的pH范围内，对水中的金属离子通常具有较好的吸附能力，通过其表面官能团的离子交换和络合等作用吸附去除水中的污染物。詹予忠等利用镁铝碱式盐改性斜发沸石吸附水中铬离子的原理来对其进行了研究，其研究表明改性过的吸附剂吸附效果有了明显改善[14]。周晓谦等对纳米TiO2这类金属氧化物处理含铬废水进行了研究，研究表明在pH=2.5吸附效果最好，并且其研究显示无论废水中铬离子浓度为多少，只要给予反应足够反应时间，TiO2这类金属氧化物的吸附率可达99.6%[15]。同时他发现采用复合催化剂处理含铬废水比单用纳米TiO2处理效果好[16]。李春光等人以纳米TiO2为吸附剂，发现如果在反应中加入EDTA有助于去除铬离子[17]。

1.2 水滑石类或层状双金属氢氧化物吸附剂

水滑石类吸附剂是纳米阴离子粘土，该吸附剂既可以从自然界中直接获得，也可以通过人工合成的方法得到。该吸附剂具有明显的八面体结构，吸附剂中既带正电荷也带负电荷，因其层中带有不同电荷的特点，使得层间结合力大大被削弱，因而导致其对水中铬离子具有较好的吸附能力。姜述芹等对氢氧化镁处理不同pH的含铬废水进行，研究表明不同pH下含铬废水的处理都能达到98%，并且氢氧化镁还可以经过简单处理（轻烧）进而循环利用[18]。

1.3 碳类吸附剂

活性炭、碳纳米管具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积等结构特征，因此他们多作为水处理中常用的吸附剂。贾陈忠等利用了活性炭吸附含铬废水，处理效果很好，处理率达到99%以上，并且吸附符合Freundlich等温模式[19]。许柱何利用煤炭固体废物粉煤灰作为吸附剂来处理含铬废水，其处理效果较好，处理过程无毒害，处理费用低[20]。徐姝颖等利用被氢氧化钠所改性的粉煤灰对含铬废水进行处理，其研究结果表明改性后的粉煤灰处理废水的效果有了明显改善[21]。王湖坤等以高炉水淬渣处理含铬废水，pH=1、高炉水淬渣粒度为0.053 mm时吸附率可达95.61%[22]。

2 膜分离法

使用膜分离技术分离原料时膜的两侧一定存在着某种推动力（如电位差、压力差、浓度差等），我们就可充分的利用这种推动力使原料组分选择性的透过膜从而实现物质的分离[23]。任钟旗等就膜的特性进行了研究，他们利用中空纤维更新液膜来处理含铬废水，其研究结果表明该方法有明显的处理效果，其去除率达到99.8%[24]。刘存海等采用复合处理方法，采用NaHSO3使Cr6+还原成为Cr3+，利用隔膜电解的方法使Cr3+阴极区，然后阴极银表面上的载体SiO2吸附铬离子[25]。

3 离子交换法

离子交换法是利用离子交换树脂上的可以提供交换离子与含铬废水中Cr6+进行交换，再使用相应的方法解吸，从而对Cr6+进行浓缩的一种处理方法[26]。唐树和等采用的是阴离子交换树脂，处理效果较好，可达到国家排放标准[27]。刘建等介绍了用离子交换蒸馏法来处理含铬废水，其研究表明经过该法处理的废水符合国家排放标准[28]。吴克明等人采用反应柱树脂法对含铬废水进行处理，其探究了反应中pH的不同、振荡时间的不同、离子交换树脂的用量的不同对反应所产生的影响[29]。吴克明等处理含铬废水时如果铬离子浓度为600 mg/L左右，我们通过调节溶液的pH使pH=3，这时如果使用填充树脂类吸附剂的反应柱对其进行废水处理，铬离子的去除率可达到98%[30]。

4 还原沉淀法

还原沉淀法是在酸性条件下向水中加入还原剂，利用还原剂的还原性使Cr6+还原成Cr3+，然后向水中加入石灰或氢氧化钠等碱性物质，铬离子就会生成氢氧化铬沉淀沉淀下来，从而达到除去铬离子的目的[31]。经常使用的还原剂有SO2、FeSO4、Na2SO3、NaHSO3、Fe等。吴克明等对FeSO4、Na2SO3、NaHSO3分别作为还原剂对废水进行处理，其处理效果效果表明：FeSO4作为还原剂时其去除率可达99.98%，而Na2SO3、NaHSO3作为还原剂时，对处理条件要求较高，其反应pH要求在2左右，实际生产中很难实现[32]。由于在反应过程中不用调节pH，郭壮对哈尔滨轴承厂进行了研究，该厂应用FeSO4还原沉淀法对污水进行处理，得到了很好处理效果[33]。

5 电解法

电解法是利用惰性不同的两电极进行废水处理，其中铁作为阳极，碳做阴极，通电条件下，铁被氧化产生Fe2+，酸性条件下时，将Cr6+还原为Cr3+。其中水中H+不断减少，pH值不断上升，导致Cr3+在碱性条件下同OH- 结合生成Cr（OH）3沉淀，从而使铬分离出来。周杰等对其作了研究，研究表明该法对废水中铬达到了很好的去除效果，去除率可达99.98%[34]。赵丽等采用电解的方法处理含铬废水，当反应条件在pH=3、反应时间为40 min，含铬废水的处理率可达94%[35]。

6 生物法

6.1 微生物法

微生物法的原理包括：生物絮凝、微生物吸附以及微生物还原。生物絮凝的原理是利用微生物产生的代谢产物作为絮凝剂对重金属离子进行沉淀的一种方法;微生物吸附的原理是利用生物体自身所拥有的化学结构和成分特征来吸附废水中的重金属离子从而达到处理含铬废水的目的。微生物还原的原理是利用微生物生长过程中产生的代谢产物或者是分泌的酶来还原Cr6+离子从而达到处理含铬废水的目的[36]。周渝生等人对其进行了研究，在一定的温度、pH条件下培养复合微生物菌，使其处理含铬废水，研究表明使用微生物法对含铬废水进行处理，其去除率可达99%以上[37]。

6.2 植物法

植物修复法的原理是利用植物对污水中的铬进行吸收、沉淀、富集等作用从而达到处理含铬废水的目的。植物修复法可处理已经被污染的生态环境，在治理的过程中修复了生态环境，并且成本比较低。但至今植物修复法并没有取得突破性进展，因为大部分植物处理的铬废水都是低浓度的，而且富集后的植物是采用焚烧填埋处理，很容易造成二次污染。北方焚烧玉米秸秆等农业废弃物，造成了严重的环境污染同时增加了火灾隐患，陶长元等人对秸秆等农林生物质进行了研究，其表明该法会降低铬的处理成本，其中改性过的植物去除铬离子效果比没有改性过的植物处理效果好[38]。梁爱琴等人使用磷酸对木屑进行改性，研究表明改性后的木屑比未改性之前去除效果更好[39]。

随着经济的飞速发展，环境污染也越发的严重。单是从处理方法的多样性可以看出来由于环境污染人们对环境保护越来越多的重视，水中铬的处理方法会越来越倾向于环保化、科技化。但是实际的处理过程中也不能依靠一种方法来达到处理铬废水的目的，如果条件允许的话可以多种处理技术结合从而达到处理的目的。另外含铬废水的处理方法虽然能使废水达到可循环利用的目的，但也只是治标不治本，所以我们应该从源头上找出生产工艺上的缺陷，尽量完善工艺流程以达到绿色化生产的目的。

参考文献：

[1]赵堃， 柴立元， 王云燕，等. 水环境中铬的存在形态及迁移转化规律[J]. 工业安全与环保， 2006， 32（8）： 1-9.

[2]刘娜， 于文芳， 屈静. 二苯碳酰二肼分光光度法测定饮用水中的铬（六价）[J].环境科学导刊，2014，33（1）： 96-98.

[3]周世萍， 杨光宇， 尹家元，等. 二安替比林对羟基苯乙烯基甲烷与Cr（VI）的显色反应及其应用[J]. 分析化学， 2000，28（7）： 890-892.

[4]张晓霞， 于辉， 马玉琴. Cr（VI）与DBM-偶氮肿褪色光度法研究[J]. 无机盐工业， 2006，38（11）： 58-59.

[5] 国家环境保护局. 水和废水监测分析方法[M]. 3版. 北京： 中国环境科学出版社， 1989： 157-159.

[6]秦大伟， 林振强. 原子吸收光度法测定水中六价铬的新探索[J]. 化学分析计量， 2000， 9（2）： 22-23.

[7]苏敏， 刘彦凯， 朱鸿儒， 黄海， 张学军， 杨娟， 倪海平， 姚志扬. 活性炭分离-原子吸收光谱法分析水中铬的形态[J]. 理化检验（化学分册），2013， 49（1）：1375-1376.

[8]高坚. 原子荧光光谱法测定电子信息产品中的铅、镉和六价铬[J]. 信息技术与标准化， 2007（11）： 17-24.

[9]蒋桂华， 钟军如， 莫楚平. 极谱催化法测定水中痕量铬（VI） [J]. 长春师范学院学报，2002， 21（2）： 26-28.

[10]鲁蕴甜， 王力春. 离子色谱一电导检测器测定废水中的铬（VI） [J]. 重庆工商大学学报（自然科学版）， 2014，31（8）： 88-91.

[11]陈斌， 韩双来. 在线离子交换-ICP-OES 测定水中微量六价铬. 中国环境监测， 2014， 30（2）： 95-98 .

[12]朱敏， 林少美， 姚琪，等. 离子色谱—电感耦合等离子体质谱联用检测尿样中的三价铬和六价铬[J].浙江大学学报（理学版）， 2007， 34（3） ： 326-329.

[13]吕建波， 刘东方， 李杰， 程方， 刘岩. 水中铬的吸附法处理技术研究现状与进展[J]. 水处理技术， 2013， 39（12）： 5-8.

[14]詹予忠， 杨向东， 章培培， 等. 改性斜发沸石吸附除水中铬（VI）的研究[J]. 中国矿业， 2006， 15（8）： 57-59.

[15] 周晓谦， 卢素芝. 纳米二氧化钛处理含铬废水的研究[J]. 辽宁化工， 2004， 33（10）： 612-614.

[16] 周晓谦， 卢素芝. 纳米二氧化钛复合催化剂处理含铬废水[J]. 河北化工， 2005， （2）： 57-59.

[17]李春光， 汪建. 纳米TiO2去除水中铬离子的研究[J]. 河北化工， 2010， 33（7）： 6-8.

[18]贾陈忠， 秦巧燕， 樊生才. 活性炭对含铬废水的吸附处理研究[J]. 应用化学， 2006， 35（5）： 371-372.

[19]姜述芹， 于秀娟， 周宝学， 等. 含铬废水的氢氧化镁净化研究[J]. 哈尔滨工业大学， 2004， 36（8）： 1080-1083.

[20]许柱， 何莉苹， 朱荣卫. 粉煤灰处理含铬废水的研究进展[J]. 能源环境保护， 2010， 24（4）： 8-10.

[21]徐姝颖， 陈华梅， 贾云雪. 氢氧化钠改性粉煤灰处理含铬废水的研究[J]. 精细石油化工进展， 2011， 12（4）： 35-37.

[22]王湖坤， 刘佩珊. 高炉水淬渣处理含铬（VI）废水的研究[J]. 上海化工， 2008， 33（4）： 8-10.

[23]李婧， 武强， 张翠， 于亚娇， 郑杰. 膜技术在含铬废水处理领域的研究应用概况[J]. 化工进展， 2009， 28： 52-54.

[24]任钟旗， 刘俊腾， 张卫东， 等. 中空纤维更新液膜技术处理含铬废水[J]. 电镀与涂饰， 2006， 25（11）： 49-50.

[25]刘存海， 喻莹. 隔膜电解及SiO2吸附处理含铬废水的研究[J]. 电镀与精饰， 2011， 33（4）： 43-46.

[26]邓小红， 宋仲容. 电镀含铬废水处理技术研究现状与发展趋势[J]. 重庆文理学院学报（自然科学版）， 2008（25）： 71-73.

[27]范力， 张建强， 程新，等. 离子交换法及吸附法处理含铬废水的研究进展[J]. 水处理技术， 2009， 35（1）： 32-24.

[28]刘建， 许道铭， 卜玉琳. 离子交换蒸浓法处理电镀含铬废水[J]. 铀矿冶， 2004， 23（1）： 35-40.

[29]吴克明， 张承舟， 曹建保等. 反应柱树脂法对含铬废水的试验研究[J]. 西南给排水， 2005， 27（2）： 33-35.

[30]吴克明， 潘留名， 黄羽. 反应柱填充活性炭法处理轧钢废水的研究[J]. 环境污染与防治， 2005， 27（5）： 379-380.

[31]潘留眀. 含铬废水的电化学法处理研究[D]. 武汉： 武汉科技大学， 2005： 7-9.

[32]吴克明， 范志功， 黄娜，等. 冷轧含铬废水的化学还原法处理研究[J]. 工业安全与环保， 2008， 34（11）： 6-9

[33]郭壮. 还原沉淀法处理含铬废水[D]. 哈尔滨工业大学， 2007： 45-62.

[34]周杰， 陈禾逸， 魏俊，等. 碳铁微电解法处理含铬废水试验探究[J]. 电镀与涂饰， 2013， 32（6）： 43-47.

[35]赵丽， 王成端， 赵诚，等. 电解还原法处理含铬废水[J]. 科技导报， 2006， 24（221）： 58-60.

[36]王庆伟， 柴立元， 王云燕，等. 锌冶炼含汞污酸生物制剂处理新技术[J]. 中国有色金属学报， 2008（1）： 416-421.

[37]周渝生， 余勇梅， 白凌，等. 生物法处理宝钢冷轧含铬废水的研究进展[J]. 钢铁， 2005， 40（6）： 77-79.

[38]陶长元， 曹渊， 朱俊，等. 农林生物质在含铬废水中的应用[J]. 环境污染治理技术与设备， 2005， 6（12）：1-4.

[39]梁爱琴， 王艳丽， 白玉兰. 改性木屑处理含铬废水的研究[J]. 青岛农业大学， 2011， 28（4）： 313-317.

推荐访问:研究进展 水中 方法