铬污染治理方法研究进展

1、.1 铬污染治理方法研究进展铬污染治理方法研究进展 .2 目录 乳状液膜分离 法、气浮法气 浮法、化学絮 凝沉降法 钡盐法、还原沉淀法、离 子交换法 电解法、电渗析法 堆贮法 化学法解毒 微生物法解毒 微波法解毒 铬污染来源 铬污染危害 水中铬污染治理方法 1. 1 物理法 1. 2 物理化学法 1. 3 化学法 1. 4 电化学法 1. 5 生物处理法 铬渣的治理 2.1 干法解毒 2.2 湿法还原解毒 2.3 铬渣的无害化处理 铬污染土壤的修复 3.1 电动力学修复电动力学修复 3.2 细菌及有机物还原 3.3 化学固定化/稳定化法 3.4 化学清洗法 3.5 电修复法 3.6 生物修复法

2、 .3 铬污染来源 铬是一种银白色, 质脆而硬的金属。 铬及其化合物作为冶金、电镀、制革、 油漆、颜料、印染、制药等行业的重要 原料, 得到了广泛的应用。 4. 铬污染危害铬污染危害 铬的毒性主要来自六价铬，其被列为是对人体危 害最大的八种化学物质之一，是国际公认的三种 致癌金属物之一，同时也是美国EPA 公认的129 种重点污染物之一。 暴露在这些化合物中的人，有可能引起急性病， 如肝损伤，皮肤刺激、溃疡和过敏，鼻刺激、溃 疡和鼻中隔穿孔，呼吸过敏。最严重的健康问题 是呼吸癌。 .5 湘江告急！ 人民日报 中国经济周刊 等报导 1966年，湘江检测出铬、铅、锰、锌、砷等重金属；1978年，湘

3、 江已成国内污染最为严重的河流之一；1990年代之后，湘江水质呈恶 化趋势，工业污染导致的重金属污染日益严重。 作为“有色金属之乡”的湖南，采选、冶炼、化工等企业多分布 于湘江流域，重金属污染由此而来。相当长时期内，湖南的汞、镉、 铬、铅排放量位居全国第一位，砷、二氧化硫和化学耗氧量(COD)的 排放量居全国前列。 作为湖南的母亲河，湘江和湘江流域重金属污染的后果越来越严 重：湘江流域局部的正常供水被打断，流域内4000万人口的饮用水安 全受到威胁；因重金属超标危害人体健康的事故时有发生；鱼类大幅 减少，数以千亩计的农田不能耕种，有相当地域的鱼类、粮食、蔬菜 不能食用。 .6 .7 据报道少量

4、的铬对植物生长有刺激作用，可提高收获量， 但如果含量过多，对人和动植物都有危害。 .8 水中铬污染治理方法水中铬污染治理方法 1. 1 物理法 1. 2 物理化学法 1. 3 化学法 1. 4 电化学法 1. 5 生物处理法 . 利用具有高比表面积或表面具有高度发达的空隙 结构的物质作为吸附剂, 除去废水中的铬。目前常 用的吸附剂有磷酸铝、水合二氧化钛和活性炭等。 其优点在于操作简单, 处理效果好, 但价格昂贵且 吸附容量小, 较少用于工业废水处理。 物理法吸附法 .10 电化学法电解法 利用铁作阳极在电解过程中溶解生成Fe2+, 在酸性 条件下, Fe2+将Cr6+还原成Cr 3+, 同时在

5、阴极析出 H2, 使废水中pH 值逐渐上升呈中性时都以氢氧化 物沉淀析出达到净化废水的目的。该技术集氧化 还原、絮凝、吸附作用于一身, 具有作用机制多、 协同性强、综合效果好、操作简便、投资少、运 行费用低且不产生二次污染的特点。 LOGO .11 物理化学法物理化学法气浮法气浮法 FeSO4 还原气浮法 .12 铬渣的治理铬渣的治理 v铬渣是铬盐生产中熟料煅烧后浸取所得到 的副产物,其有害成分主要是可溶性铬酸钠、 酸溶性铬酸钙等六价铬离子。 Company name . 13 铬渣的治理 1 干法解毒干法解毒 2 湿法还原解毒 3 铬渣的无害化处理铬渣的无害化处理 .14 干法解毒干法解毒

6、利用一氧化碳与硫酸亚铁为还原剂,将铬渣与适量煤炭或锯末、 稻壳混合 ,铬渣与还原煤按100 15的比例混合后送入回转窑 中煅烧,煅烧温度为900左右。向炉中喷人煤粉,过程产生的 一氧化碳和氢气为还原剂,并在密封条件下水淬,使Cr6 +还原成 Cr3+ 。煅烧后迅速冷却即可,既能提高解毒效果,又能提高堆 存稳定性。 解毒效果取决于铬渣粒度、窑内温度、铬渣在窑内的停留时 间等。 由于渣中六价铬主要以四水铬酸钠和铬酸钙形式存在，其反 应式如下: 2C + O2= 2CO 2Na2CrO44H2O + 3CO = Cr2O3+2Na2O +3CO2+4H2O 2CaCrO4 + 3CO= Ca2O3

7、+ 2CaO + 3CO2 .15 湿法还原解毒湿法还原解毒 常利用含有硫酸和硫酸亚铁, 硫 酸亚铁等酸性物质和呈碱性的 铬渣进行中和, 达到还原六价铬 使铬渣解毒的目的。 铬渣湿法还原解毒, 成本低、吃 渣量大, 是典型的“以废治废” 使铬渣资源化的治理办法。 .16 17. 铬渣的无害化处理 堆贮法 化学法解毒 微生物法解毒 微波法解毒 .18 铬渣的无害化处理铬渣的无害化处理微生物法解毒 采用能有效还原六价铬的菌株对铬渣进行 微生物治理。将铬渣渗滤液经该菌处理后, 其中的六价铬可达排放标准, 沉淀物中Cr含 量达3218% , 具有实际回收价值。将铬渣进 行微生物柱浸, 7天后溶液中检测

8、不出六价 铬, 解毒后铬渣中六价铬达到国家危险废物 毒性鉴别标准。微生物解毒的优点是成本 低, 解毒彻底。该铬渣处理方法目前只是实 验室阶段, 尚未对大量铬渣进行中试实验。 LOGO .19 铬污染土壤的修复铬污染土壤的修复 电动力学修复电动力学修复1 细菌及有机物还原2 化学固定化/稳定化法3 化学清洗法4 电修复法5 生物修复法6 LOGO .20 电动力学修复 电动力学修复是在土壤中插入阴、阳电极, 施加 直流电, 在电场作用下, 铬酸盐阴离子( CrO2-4 ) 向阳极迁移, 将阳极富集的铬酸盐溶液抽送至地 面处置,净化后的水回灌, 继续对土壤中铬酸盐 进行溶解、处置, 如此循环, 使

9、土壤得以修复。 植物修复技术植物修复术也称为植物萃取术, 即 种植所谓超积累植物, 利用其吸收污染土壤中的 有毒物, 将有毒物移至植株, 然后收割植株将污 染物带离土壤。 LOGO .21 细菌及有机物还原细菌及有机物还原 动物排泄物和动植物遗骸常年累积形成的泥炭、 腐殖土, 既含有大量活的细菌,也含有为细菌生 存繁衍所必需的营养物, 又含有大量强还原性的 其他有机物, 能将+ 6价铬还原为+ 3价铬; 这些 物质中包括腐殖酸在内的多种有机酸还是良好 的螯合剂, 能与+ 3价铬形成稳定的螯合物,更促 进+ 6价铬快速还原。 LOGO .22 化学固定化化学固定化/稳定化法稳定化法 固定化和稳定

10、化(Solidification/Stabilization， S/S) 是将被铬污染的土壤与某种粘合剂混合(也 可以辅以一定的还原剂，用于还原六价铬)，通 过粘合剂固定其中的铬，使铬不再向周围环境 迁移。固化/稳定化是控制重金属污染较常规的 技术之一,比较适合复合重金属污染,但对于铬污 染处理效果不好,主要因为六价铬的水溶性很强, 混合不均匀则处理后仍不能达标。但对于轻度 污染或其他技术处理后仍不能达标时,可作为最 终辅助技术采用。 LOGO .23 化学清洗法化学清洗法 化学清洗法(Soil washing) 是利用水力压头推动 清洗液通过污染土壤而将铬从土壤中清洗出去， 然后再对含有铬的

11、清洗液进行处理。清洗液可 能含有某种络合剂，或者就是清水。 LOGO .24 电修复法电修复法 电修复法(electric remediation) 是一种在90年 代后才得到重视和发展的原位土壤修复术，可 有效去除土壤中重金属而且总体费用较低7。 其基本原理是在铬污染土壤两端加上低压直流 电场，利用电场的迁移力，主要是电渗和电迁 移的作用，将铬迁移到阴极室(Cr3+ ) 或阳极室 (六价铬)，从而得到分离。电修复法治理铬污 染土壤的研究现在主要是Cr3+ 在电场下的迁移。 LOGO .25 生物修复法生物修复法 生物修复法(Bioremediation) 泛指应用植物和 微生物来治理铬污染。

12、现在铬污染的治理主要 集中于微生物方面，即利用原土壤中的土著微 生物或向污染环境补充经过驯化的高效微生物， 在优化的操作条件下，通过生物还原反应，将 六价铬还原为三价铬，从而修复被污染土壤。 .26 表 常用修复技术 修复技术 固化/稳定化电动修复土壤淋洗异位清洗植物修复 优点 处理时间短不需挖土不需挖土根本去除成本低 技术成熟处理成本低处理成本低处理时间短二次污染少 二次污染少二次污染少地层影响小适用大面积 根本去除根本去除根本去除 不足 混合不均匀地层特性影响大处置时间长土方大处置时间长 不能根本去除适合浅层修复 低渗透性不适 用成本高深度浅 其他反应影响 残留物二次污 染二次污染大污染浓

13、度低 现状 是处理危险废 物如何控制pH值处于发展阶段 处于发展阶 段处于研究阶段 的常用技术是关键难点发展潜力大发展潜力大 .27 变废为宝 铬的再利用 作水泥原料 以铬渣为熔剂用于烧结炼钢( 铁) 玻璃厂作着色剂 生产建筑用砖 .28 变废为宝 铬的再利用 作铺路材料 生产铸石 作混凝土骨料 铬渣做人工骨料 .29 鸣谢 【1】 徐衍忠, 秦绪娜, 刘祥红. 铬污染及其生态效应 J .环境科学与技术, 2002( 25) : 8 - 9. 【2】 张荣海，王玉清 以阳离子交换工艺处理电镀废水的实例 污染防治技术 第 2005 年8月 18卷第4期 【3】 陈任翔. 粉煤灰吸附法处理含铬废水

14、 J . 工业用水与废水, 2006, 37( 5) : 47- 49. 【4】 王娟娟, 马晓燕, 刘海林等. 废铬治理技术研究进展 J .西部皮革, 2003, 10( 43) : 4345. 【5】 赵丽. 电解还原法处理含铬废水 J . 科技导报, 2006, 24 ( 11) : 58 - 60. 【6】 潘留明. 含铬废水的电化学法处理研究 D . 武汉: 武汉科技大学, 2005. 【7】 孟凡生 王业耀 渗透反应格栅修复铬污染地下水的试验研究 地下水 2007 (7)第29卷第4期 【8】 景学森,蔡木林,杨亚提. 铬渣处理处置技术研究进展.环境技术, 2006, (3) :

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