摘要：近年来，电镀、金属冶炼和制革等行业快速发展，越来越多的含Cr(Ⅵ)废水直接或间接排放到自然环境中，对生态环境和人类健康造成极大危害。因此，有必要对含铬废水处理技术进行研究。含Cr(Ⅵ)废水的处理方法包括吸附法、沉淀法、电化学法和生物法等。在查阅和分析国内外相关文献的基础上，对目前含Cr(Ⅵ)废水的处理方法进行了提炼和总结。未来，联合处理技术、新材料开发和以废治废技术将成为推动废水处理发展的重要方向。

　　关键词：废水；重金属；处理方法；可持续发展

　　0引言

　　随着全球经济增长和社会工业化进程的不断推进，金属冶炼、电镀、采矿、皮革制造、印染、电池和造纸等行业得到快速迅速。同时，越来越多的重金属废水被直接或间接排出。据统计，2020年，全国工业废水中重金属排放量为67.5 t，地表水和地下水环境受到严重污染。由于重金属不能被微生物降解，只能发生不同形态间的转化，且具有隐蔽性、长期性和积累性等特点[1]，因此，污染很难消除，对水环境、土壤环境乃至生物体的影响和危害更值得关注。重金属铬的存在，不仅对自然环境造成严重污染，而且对生物乃至人类都有极大的威胁[2]。研究表明，金属铬的毒性与其存在的价态有关，在水环境下，Cr(Ⅲ)对生物的危害更大。但对于人体而言，Cr(Ⅵ)的危害性极高，其毒性相当于Cr(Ⅲ)的100多倍[3]。因此，那些长时间接触或暴露于Cr(Ⅵ)环境下的人，极有可能会出现铬中毒症状。Cr(Ⅵ)已经被美国环境保护局（EPA）确定为17类高度危险的毒性物质之一[4]。同样，我国也将Cr(Ⅵ)列为工业污水排放的第一类污染物，并对其排放标准做出限定，污水排放总铬质量浓度值不得超过1.5 mg/L，Cr(Ⅵ)质量浓度的限定值不得超过0.5 mg/L。此外，对于饮用水，要求铬含量必须低于0.05 mg/L。

　　研究更为有效、经济和操作性强的Cr(Ⅵ)污染处理方法，成为当务之急。当前，用于处理工业废水的技术包括吸附法、沉淀法、电化学法、离子交换法、生物法和膜分离法等。

　　1吸附法

　　吸附法主要依靠吸附材料的特殊结构，如大量的孔结构，使得吸附材料具有较高的比表面积，可将废水中的重金属离子吸附至表面，从而达到去除或富集重金属离子的目的。重金属离子可通过与吸附剂之间的物理吸附和化学吸附的方式，从水体中脱离出去[5]。赵佐平等[6]采用壳聚糖活性污泥复合吸附剂（SCTS）处理含铜或六价铬废水，研究了多种因素对SCTS吸附性能的影响。在最优条件下，Cr(Ⅵ)的去除率可达82.3％。张保平等[7]采用稻草制备的季铵木质素对Cr(Ⅵ)进行吸附，分析吸附过程的机理，考察了Cr(Ⅵ)起始质量浓度、温度等对吸附效果的影响。结果表明，Cr(Ⅵ)的最大去除率达到99.76％。

　　近年来，随着新型复合吸附剂的不断出现，吸附容量大大提升，但其选择性和再生能力仍然存在一定的局限性。因此，开发出具有更高选择性和更好的可再生利用性的吸附剂，已成为当今研究的热点。

　　2化学沉淀法

　　化学沉淀法是指向废水中投加氢氧化物、硫化物、碳酸盐和卤化物等，使之与废水中的重金属离子发生化学反应，生成难溶于水的物质，而达到分离的目的。该方法成本较低，操作相对简单，在实际生产中常被用来处理含铬废水。根据所使用的沉淀剂不同，其化学反应原理不同，一般常用的有氢氧化物、硫化物和钡盐。姜述芹等[8]采用氢氧化镁处理不同pH含铬废水，研究发现，含铬废水处理效率均能达到98%,且可重复利用。吴健等[9]借助Na2S2O5研究铬离子沉淀操作模型，提出了提高六价铬、总铬去除效率的操作方法。李航彬等[10]采用钡盐沉淀法处理六价铬电镀废水，研究得到最优工艺参数，出水含总铬含量低于国家标准的排放限值，且六价铬的回收率可达65％。

　　由于化学沉淀法需要投入大量化学试剂将重金属离子转变为沉淀后再析出，不可避免地会存在二次污染，如大量废渣的产生，对其在工程上的应用及可持续发展都存在巨大影响[11]。

　　3电化学法

　　电化学法被认为是一种有效且符合可持续发展理念的废水处理技术，是指在电极或外加电场的作用下，通过一定的物理或化学过程，使重金属离子富集，从而达到去除或回收的目的。电化学法具有反应条件温和、环境污染少、容易实现自动化控制以及操作维护较为便捷等优点。常见的电化学技术包括电还原、电絮凝和电渗析等[12]。郭军等[13]考察了电絮凝法的除铬效果，结果表明，Al阳极比Fe阳极更适合电絮凝处理。在优化实验条件下，Cr去除率达到了99.86％。孙波[14]通过电解和电离技术，利用双铁电极脉冲交换电装置，对影响铬离子去除率的多个因素进行深入分析，经过处理，Cr(Ⅵ)最终去除率可达到99.91％。

　　尽管电化学法因其出色的处理能力和反应时间短等优势备受青睐，但该方法仍存在一些缺点，如电极板重复利用率低、电能消耗大，导致成本太高而受到限制。另外，电化学法需要一套专业设备来实施，在应用中不够灵活。

　　4离子交换法

　　离子交换法去除重金属离子的机理主要依托于树脂上含有的大量官能团，如氨基、羧基和羟基等，可与废水中的重金属发生鳌合反应或发生离子交换，从溶液中转移到树脂上，达到去除的目的。目前，广泛使用的交换剂主要是离子交换树脂和沸石等。曾婧[15]通过离子交换法来净化含铬(Ⅵ)废水。试验发现，在一定条件下，通过交换，可使含铬(Ⅵ)废水质量浓度由50 mg/L降至0.02 mg/L，达到了可排放标准。楚广等[16]研究发现，D201和ZGA451阴离子树脂净化铬离子效果非常出色。经实验，确定了两种树脂的最优静态吸附铬工艺参数。此外，通过适当的加速搅拌混合，可以有效提高离子交换的效率。

　　离子交换树脂是一种常见的重金属污水处理技术，树脂本身具有良好的物理化学稳定性，而且吸附容量较大，可以有效去除污染物。但是，树脂的价格相对较高。因此，研究既高效又成本低，且可再生的离子交换树脂受到越来越多的关注。

　　5生物法

　　生物法主要利用自然界中的植物或微生物及其代谢产物的特性来处理重金属，如植物修复、生物絮凝和生物吸附，可有效减少污染源排放的有害重金属，从而实现对污染源的有效控制，在废水处理领域渐渐引起人们的普遍关注。付美春等[17]采用溶液培养法，研究了旱伞草对镀锌厂含铬废水的修复效果。经过实验研究发现，旱伞草可以很好地抵抗污染物，并且具有很好的修复作用，可大幅减少废水中污染物总量，从而满足国家规定的农业灌溉用水要求。万俊杰等[18]采用枯草芽孢杆菌产生的γ-聚谷氨酸絮凝剂对含铬(Ⅵ)废水进行处理，去除率可达55％。

　　生物法作为一种重要的净化手段具有设备简单、无二次污染、材料来源广泛以及廉价、经济等优点，是一种极具发展潜力的重金属废水处理方法，有着广阔的应用前景。

　　6膜分离法

　　膜分离法是废水处理行业中一种新兴技术，利用特定的具有选择透过性的膜作为分离介质，废水中各组分受膜两侧压差（浓度、电位等）的影响，达到各组分物质分离、富集的目的。目前，常用的膜分离技术主要有渗析法、纳滤法、反渗透、超滤法、气膜法、液膜法和渗透蒸发等。杨天齐[19]制备了一种新型交联壳聚糖季铵盐/聚醚砜超滤膜，对Cr(Ⅵ)的吸附效果好，回收率可达到95％，具有良好的再生效果。黄婕等[20]采用NF-1812卷式纳滤膜对含铬废水进行处理，考察了压力、浓度等对纳滤膜去除Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)的效果。实验结果表明，纳滤膜对Cr(Ⅵ)的截留率为37％，而对Cr(Ⅲ)的截留率为93％。因此，适用于对Cr(Ⅲ)的处理。

　　膜分离技术具有处理速度高、能源消耗少以及可完全避免二次环境污染等优点，在废水处理领域极具优势。然而，由于膜及部件的价格较昂贵，且容易堵塞，使其应用受限。

　　7结语

　　目前，水中Cr(Ⅵ)的处理技术虽然能满足排放标准，但仍有不足。比如，未能考虑后续产生含Cr污泥二次污染的问题，如何制定和达到无害化标准是关键。一般处理方法仅着眼于一种形态的Cr离子，但铬在水中存在形式多样，如何能同时有效去除多种形式的铬，将成为研究的重点。因此，含Cr废水处理技术仍有很大研究的空间，无毒环保、高效节能、可再生且无二次污染将成为未来水处理的标准。今后，可以从以下几方面着手，进一步开发和应用废水处理技术：

　　1）现有含铬废水处理方法有各自的优势，也有各自缺点和局限性。在选择应用废水处理技术时，应综合考虑，采用复合处理技术方案，更好地兼顾经济效益、环境效益和社会效益。

　　2）新材料的开发和应用能更好地适应现代废水处理技术的需求，克服因技术本身造成的二次污染，更具经济性和实用性。

　　3）充分利用废弃物资源，如粉煤灰、煤矸石等，作为治理水环境的载体，在减少重金属排放的同时，也能发挥其他废物的效用，符合循环经济的思路。

　　参考文献

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