鉻污染主要來源于鉻鹽生產(chǎn)?電鍍?革鞣?冶金?染料?電子等工業(yè)領(lǐng)域[1-3]。水體環(huán)境中鉻一般以Cr(VI)和Cr(III)的形式存在，Cr(VI)具有很強的流動性，長期暴露在六價鉻環(huán)境中會慢性中毒引發(fā)癌癥[4]，特別是肺癌。Cr(III)是人體必需的微量元素之一，但過多攝入也對人體健康有害，成年人每人每天鉻的最高容許攝入量為20~50μg[5-9]。由于在天然水環(huán)境的pH范圍內(nèi)Cr(III)的溶解度很低，因此研究者主要關(guān)注的是Cr(VI)的處理技術(shù)。
用于去除水中六價鉻的方法很多，如化學(xué)還原?吸附?離子交換?膜分離?生物修復(fù)和電化學(xué)修復(fù)等[10-15]。化學(xué)還原法因設(shè)備簡單，投資少，占地面積小，運行管理方便，處理效果好，對水質(zhì)變化適應(yīng)性強而被普遍認可和采用，90%以上的鉻污染水采用此法處理，比較常用的還原劑包括含鐵或硫的還原態(tài)的物質(zhì)[16-20]。自20世紀80年代以來，零價鐵就被廣泛用于地下水原位修復(fù)[21]，它具有廉價?高還原勢和反應(yīng)速度快的特點。雖然近年來利用零價鐵還原水 中六價鉻的相關(guān)報道很多，但某些研究結(jié)果卻不一致，如共存陰陽離子的影響，并且對于六價鉻還原后產(chǎn)生的三價鉻的處理并未做說明。
因此，本文以六價鉻為目標物，研究零價鐵還原水中六價鉻的去除效率，并考察溶液初始pH值?反應(yīng)溫度?零價鐵投量?水中常見陰陽離子對去除效率和反應(yīng)動力學(xué)的影響，同時還對其還原后產(chǎn)生的含鉻沉淀污泥進行了堿激發(fā)礦渣固定化處理，為零價鐵修復(fù)水中六價鉻污染及其產(chǎn)生的沉淀污泥的處置提供參考。
1 實驗與方法
1.1 儀器和試劑
主要儀器:恒溫磁力攪拌器(上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司);InoLabpH7110型pH計(德國WTW 公司);T6紫外-可見分光光度計(北京普析通用有限公司);快速養(yǎng)護箱(無錫市華南實驗儀器有限公司);恒溫恒濕箱(上海三騰儀器有限公司);全自動翻轉(zhuǎn)式振蕩器(湖南金蓉園儀器設(shè)備有限公司);膠砂試體成型(ISO)振實臺(中科儀器);恒溫水浴鍋(金壇市雙捷實驗儀器廠);恒溫槽(寧波新芝生物科技股份有限公司)。
主要試劑:重鉻酸鉀(基準試劑);濃硫酸和硝酸(優(yōu)級純);丙酮(色譜純);鐵粉?二苯炭酰二肼?鉻酸鉀?氫氧化鈣等(分析純)。
實驗材料:礦渣取自某混凝土生產(chǎn)廠(為高爐冶煉生鐵時得到的熔融物，平均粒徑23.918μm，比表面積為2.87m2/g);電鍍污泥取自某電鍍廠。
1.2 分析方法
溶液pH值采用pH計測定;Cr(VI)濃度采用二苯炭酰二肼比色法測定;TCr濃度采用原子吸收光譜儀(5300DV)進行測定;電鍍污泥和礦渣樣品元素組成采用X射線熒光光譜儀(帕納克PW4400)進行測定(結(jié)果見表1);電鍍污泥中Cr(VI)含量測定采用堿消解前處理，再采用二苯炭酰二肼比色法進行測定，結(jié)果見表1。
1.3 實驗方法
1.3.1 水中Cr(VI)還原實驗
稱取一定質(zhì)量的鉻酸鉀，用去離子水配置成一定濃度的含Cr(VI)溶液作為母液，然后取一定體積的含Cr(VI)母液，稀釋至1L，配成Cr(VI)濃度為5.0mg/L的溶液，轉(zhuǎn)移至1L的三口瓶中，加入一定質(zhì)量的鐵粉，在磁力攪拌器上快速攪拌(轉(zhuǎn)速500r/min)，每隔一定時間取2mL樣品，經(jīng)0.45μm濾膜過濾后測定Cr(VI)濃度。
1.3.2 沉淀污泥中鉻的固定化實驗
將一定質(zhì)量的沉淀污泥與一定比例的礦渣和Ca(OH)2 混合均勻，放入水泥膠砂攪拌機中攪拌均勻，然后加入一定比例的水，充分攪拌后，裝入40mm×40mm×160mm三聯(lián)試模，振實后抹平覆蓋一層保鮮膜，放于快速養(yǎng)護箱內(nèi)，于70℃蒸養(yǎng)24h，拆模后放入恒溫恒濕箱內(nèi)標準養(yǎng)護(溫度20℃，濕度95%)28d，然后進行毒性浸出等實驗。具體材料配比見表2。具體參見污水技術(shù)資料更多相關(guān)技術(shù)文檔。
1.4 浸出實驗方法
硫酸硝酸法毒性浸出方法參照國家標準《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007);毒性浸出程序(toxicitycharacteristicleachingprocedure，TCLP)方法參照USEPA Method1311;半動態(tài)浸出實驗方法參考美國核協(xié)會《用短期試驗法測定已固化的低放射性廢物的浸出性》(ANSI/ANS16.1-2003)。
詳情請下載：零價鐵對水中六價鉻還原性能及沉淀污泥中鉻的固定化
