电镀废水中铬的污染控制化学原理和方法

2008.10网络财富225TheoryStudies・Intemetfortune・网络财富理论探讨电镀废水中铬的污染控制化学原理和方法胡瑶瑶（山东师范大学人口・资源与环境学院，山东济南250358）【摘要】本文从生态效应的角度介绍了电镀行业废水中重金属铬在环境中的迁移、转化规律，以及铬污染对人体健康及水生生物等其他生物的影响、对水体自净作用的影响。并述了水中铬污染治理的研究进展，提出了未来含铬废水治理的发展方向。【关键词】铬；形态；生态效应；处理方法；分析比较引言工业革命以来，重金属铬污染问题越来越严重。据中国粉体机械网的统计资料，全国每年排放铬渣约60万t，历年累积600万t，经解毒处理或综合利用的不足17%。铬污染存在于空气、水、食品和土壤中，直接或间接地进入人体将导致严重的后果。因此，防治铬污染对于保护环境实现可持续发展有重大的理论的和现实的意义。1.电镀废水中铬的形态及生态效应1.1铬的形态铬是略带蓝色的银白色金属，在大气中很稳定，良好的镀铬层硬度高、耐磨性好、反光能力强、有较好的耐热性。铬在自然界中是以化合物的形态存在的，昀常见的是三价铬和六价铬。如果水溶液中酸、碱度发生变化，则平衡就会移动。六价铬的钠、钾、铵盐均溶于水。在水体中的pH、有机物、氧化还原性物质、温度以及硬度等条件的影响下，不同价态铬的化合物可相互转化。1.2铬及其化合物的生态效应铬的毒性与其存在的状态有极大的关系。不同价态铬的毒性是不同的。Cr3+是铬昀稳定的氧化态，在胃肠道不易吸收，在皮肤表层与蛋白质结合为稳定络合物，毒性不大。而Cr6+的毒性比Cr3+大100倍，它可影响细胞的氧化、还原，能与核酸结合，对呼吸道、消化道有刺激，有致癌、诱变作用。人群调查和动物实验表明，长期暴露于铬，特别是生产铬酸盐的工人的肿瘤发病率增加。长期在铬污染的环境中生活，由各种途径摄入的铬，可能造成对健康的损伤甚至中毒。2.电镀废水中铬污染的治理原理及方法2.1治理的必然性及基本原理就电镀废水而言，全国电镀厂点约有1万家，每年排放出的废水达40亿m3。电镀废水污染环境主要有二个途径：一是排放量少浓度高的电镀废液；二是排放量大但浓度相对低的电镀废水。传统的含铬废水治理工艺主要有两种：一是改变铬在水中的存在形态，使溶解性的金属转变为不溶解或难溶解的金属化合物，从废水中除去。二是不改变铬的存在形态，将铬从废水中清除，如离子交换法，活性炭吸附法等。根据其处理原理的不同，可将对含铬废水的处理方法分为物理法、物理化学法、化学法、电化学法和生物处理法。2.2物理法处理含铬废水的物理方法主要是物理吸附法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。2.3物理化学法2.3.1乳状液膜分离法乳状液膜技术在国内研究的较多。乳化液膜是由悬浮在液体中的一层很薄的乳状大分子颗粒所构成的。膜分离法不仅能够净化废水，同时可以回收金属，具有高选择性和定向性、分离效果好、能耗低、无二次污染等优点。但存在的主要问题是膜组件昂贵，且在使用过程中膜容易受到污染而导致通量下降，影响去除效果。2.3.2气浮法气浮法处理含铬废水是化学还原法在固液分离技术上的发展。FeSO4还原气浮法主要利用Fe(OH)3胶体的强吸附能力，吸附废水中包括Cr(OH)3在内的氢氧化物沉淀，形成共絮体。这种共絮体能有效地被气泡粘着并上浮除去。若用Na2SO3作还原剂，可投加阳离子型高分子絮凝剂起架桥作用，形成大的矾花上浮。该法的特点是可以从稀的废水中有选择地回收各种无机金属离子和有机离子。气浮法适应性强，可处理含铬废水，也可处理混合废水。同时，其具有处理量大，处理速度快、占地面积小、产生的污泥量小、整个过程可实现操作自动化等特点2.4化学法从近几十年的国内外电镀废水处理技术发展趋势来看，电镀废水有80%采用化学法处理，化学法处理电镀废水，是目前国内外应用昀广泛的电镀废水处理技术，技术上较为成熟。2.4.1化学沉淀法化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法。该法是一种较为成熟实用的电镀废水处理技术，且处理成本低，便于管理，处理后废水可达标排放。2.4.1.1钡盐法钡盐法是利用置换反应原理，用碳酸钡等钡盐与废水中的铬酸作用，形成铬酸钡沉淀下来，再利用石膏过滤，将残留的钡离子去除，并采用聚氯乙烯微孔塑料管，去除硫酸钡沉淀。反应机理为：BaCO3+H2CrO4=BaCrO4↓+H2O+CO2↑，Ba2++CaSO4=BaSO4↓+Ca2+。钡盐法优点是处理后的水可用于电镀车间水洗工序，其缺点是过滤用的微孔塑料管容易阻塞，清洗不便，处理工艺流程较为复杂。2.4.2离子交换法离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，含重金属废水通过交换剂时，交换器上的离子同水中的金属离子进行交换，达到去除水中金属离子的目的。此法优点是处理后出水水质极好，水和铬酸可回收利用；但缺点是一次性投资大，操作管理复杂，树脂氧化的问题还有待解决。2.5电化学法2.5.1电解还原法它除铬的主要作用是铁阳极在直流电作用下，不断溶解产生亚铁离子，在酸性条件下，将Cr6+还原为Cr3+。由于废水中的氢离子不断减少，因此pH值将不断上升，Cr3+在pH值为7～10.5之间时同氢氧根离子结合成Cr(OH)3沉淀，从而抑制了pH值上升，并使废水中的铬元素分离出来。电解法处理含铬废水效果稳定，操作管理简便，但需消耗电能、钢材，运转费用较高；另外为减少电能消耗，常把食盐加入废水中(用量1g/L左右)，以提高导电率，但同时也增加了水的含盐量，使废水不能循环使用。2.5.2电渗析法电渗析除铬是使含铬废水进入带电极的阴阳膜组成的小室内，在直流电场的作用下作定向运动，利用阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择性，使铬得到富集。该法操作简单，不产生废渣，但处理效果易受膜选择性的影响，而且会随着铬网络财富2008.10226理论探讨网络财富・Intemetfortune・TheoryStudies的富集而加强，同时膜寿命短、能耗高。2.6生物法生物修复技术处理效率高，投资少，运行费用低。在低含量下，重金属可被选择性地去除。2.6.1微生物处理法微生物处理含铬废水是依据获得的高效功能菌对铬的静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用和沉淀作用，使铬被沉积，经固液分离，使废水得到净化。但生物菌种的培育，菌种生存环境的控制是微生物处理法的关键。此法的优点在于：①对废水的pH适应能力强；②活性污泥的投加能有效地促进铬的生物吸附效果。2.6.2水生高等植物处理法水生高等植物对水体铬污染具有一定的净化能力，这种净化作用是通过植物对铬的吸收和富集而实现的。但植物对水体铬的净化作用只能在一定的铬含量水平范围内才能充分发挥。若铬污染超过一定的含量水平，因植物自身受毒害而限制其生长甚至死亡，植物对铬的净化能力即迅速消失。3.结论在实际应用中，在选择处理方法时，应先充分考虑各种方法的优缺点，同时根据实际技术水平和生产状况，在不同的条件下对技术和经济进行比较，必要时可以采取几种工艺的组合，从而确定昀佳处理及回收方案。环境保护治表更要治本，应控制污染源，尽量改革和完善工艺，把含铬废水的危害消灭在生产源头，使污染控制贯穿于整个生产过程，而不是单纯的末端治理措施，使生产和环保一体化。即提倡清洁生产，尽量使用清洁生产工艺，昀终实现经济效益、环境效益和社会效益的统一，这样才能达到经济和社会可持续发展的要求。参考文献[1]张建伟，冯颖，吴剑华.工业水污染控制技术与设备.北京：化学工业出版社.2006.59、105～106、114、128.[2]罗固源.水污染控制工程.北京：高等教育出版社.2006.121～123142～144.[3]陈震等.水环境科学.北京：科学出版社.2006.216.[4]任南琪，李建政.北京.化学工业出版社.2004.168.225～227.[5]朱建华，王莉莉.不同价态铬的毒性及其对人体影响.环境与开发.1997.12(3).[6]李爱琴，唐宏建，王阳峰.环境中铬污染的生态效应及其防治.中国环境管理干部学院学报.2006.16(1).作者简介：胡瑶瑶，现就读于山东师范大学人口・资源与环境学院2005级环境科学专业。培养良好心理素质是转变差生的关键徐全敏（新野县聋哑学校，河南新野473500）实施素质教育是势在必行的教育教学主旋律，面对全体学生，全面提高教育教学质量也已成为教育工作者的共识。因此，转变差生，培养他们的良好心理素质，已成为实施素质教育的重要课题，需要每位教育工作者进行探索和实践。那么，在教育教学过程中，如何针对差生的不同程度、不同个性进行强化诱导、转化进而提高他们的心理素质和知识素质呢?1.培养差生的自信心，唤醒他们的竞争意识差生之所以成为差生，是因为他们缺乏自信，自信心是挖掘差生潜力的基础，只有自信才有竞争，才有积极向上之精神。因此，教师应尽可能为差生创造成功的机会和条件，让他们体验成功的喜悦。在课堂上让差生多做些基础题，以求他们得到较多的肯定和表扬，调动他们学习的兴趣。这样，既让差生掌握了基础知识，又让他们产生：“我若认真听也会做”的自信心理，从而逐步克服自暴自弃心理。自信心诱发出他们的上进心，上课就会认真听讲，思考问题和解决问题也积极，使他们懂得要分析问题、解决问题，就必须掌握相应的基础知识。这样，他们在理解和掌握课堂上所教知识后，产生成功的喜悦感，进而激励他们去解决其他尚未理解和掌握的知识。2.尊重差生的人格，维护他们的自尊心苏霍姆林斯基说过：“自尊心是青少年心理昀敏感的角落，是学生前进的潜在力量，是前进的动力，是向上的能源。它是高尚纯洁的心理品质。”这说明维护差生的自尊心是做好差生工作的前提，只要教师多关心、爱护差生，不横加责罚，他们一定会有进步。如在语文课堂上差生对教师所提出的问题一时回答错误或回答不上来时，教师此时如果不是启发、引导，而是粗暴指责，那么他们心里就会抵触，影响学习情绪;或产生逆反心理对语文不感兴趣；或不敢面对难题而去抄袭他人的作业，这就达不到教育目的。他们回答问题犯错误必有原因，教师应帮助他们找出原因，启发解答问题的思路，复习他们已忘的知识。这样既能让他们学到知识、增强自信心，又不伤他们的自尊心，以达到委婉教育的目的。3.培养差生的成就感，找回他们的快乐学生都有一种自我表现的愿望，我们在教学中往往只重视让学生学习知识，忽视给学生自我表现的机会。而且在很多班级，学生个人表现的唯一领域就是知识的评分。一种习惯的观点支配着人们的评价标准：学生得了高分，那他就好；得了低分，那他就是差生。在教学过程中，我注意让差生有表现自己的机会。比如，在作文课堂教学中，让一些差生将自己作文中好的部分当众阅读，并让其讲一讲写这部分的感受等，让他们在集体学习活动中表现和显示自己。评价试卷也是一个关键。报分、分等级是浇向差生的一盆冷水。我在评讲前细心分列出差生做题正确的部分，在讲评时对他们做对的部分大加表扬，与成绩好的同学一样给予肯定的评价。4.增强差生的意志力，开发他们的能力初中生思维过程的稳定性不足，缺乏周密的思考和理解，他们兴趣广泛，什么都想学，什么都想做，有时导致行为方面的错误举动。这反映了初中生的意志行为还未成熟，常处于三心二意状态。马卡连柯讲过：“克制自己是件很困难的事，特别在青少年时期，克制自己的能力不单靠生理作用，只有通过教育才能产生出来。”这说明学生意志力的培养是转化差生工作的关键。意志力的培养，也是学习生活习惯的培养。在课堂上学生的意志力表现为集中注意力，差生常常在课堂上注意力分散，或做小动作，或想别的问题，教师在授课时要善于引导，集中他们听课注意力。当然，注意力的集中，意志力的培养不是一两节课就能完成，这应持之以恒才能达到目的。总之，培养学生良好的心理素质，应贯穿在教学的全过程中，培养他们的自信心为基础，维护他们的自尊心是前提，增强意志力是关键，满足表现愿望是突破。