鉻及鉻的化合物是重要的無機化工原料,廣泛應用于冶金、化工、機械、電子、醫藥等工業,據統計我國近10%的商品與鉻鹽相關。重金屬鉻,尤其是六價鉻,具有遷移性強、易擴散、高致癌性,是世界公認的3種致癌金屬之一。
一、含鉻廢水來源
鉻及其化合物在工業生產的各個領域廣泛應用。隨著社會經濟的快速發展,鉻化合物的消耗量逐年提高。由于各類工廠企業分布點多,而且較為分散,在工業生產過程中不可避免的會產生大量的含鉻廢水。其中,電鍍含鉻廢水是六價鉻污染的主要來源。 電鍍廢水中的污染物種類及其濃度與電鍍生產的工藝條件、操作管理與用水方式等因素密切相關。一般情況下,電鍍含鉻廢水多呈酸性,廢水中六價鉻濃度往往介于幾十至幾百毫克每升。含鉻電鍍廢水的來源主要有
(1)酸洗廢水:為了保證產品質量,鍍件在電鍍之前一般需要經過酸洗,除去表面的油漬、鐵銹等,從而產生酸洗廢水;
(2)漂洗廢水:鍍件完成鍍鉻后,需要清洗表面的含鉻附著液,會產生大量的漂洗廢水。其排放量幾乎占車間含鉻廢水排放量的80%以上;
(3)鍍鉻廢液:含鉻電鍍液使用一段時間后,已不能滿足工藝的要求,需要進行更換,也會產生高濃的含鉻廢水。近年來,部分發達地區建立一些集中電鍍產業園,對廢水進行分質排放、處理,成分相對穩定。但大多數企業屬于小作坊式,將各種廢水混合處理,成分不易控制。因此,選擇簡單、有效的治鉻工藝至關重要。
二、含鉻廢水的危害
鉻含有多種化合價態,但是在自然界中主要是以+3與+6價態存在。此外,六價鉻在水溶液中的存在形式與pH及濃度有密切的關系。如圖1所示,在強酸性條件下(pH < 1),六價鉻主要是以H2CrO4分子的形式存在,pH升高后(1< pH <6),溶液中六價鉻主要是以 HCrO4-陰離子形式存在,并且當六價鉻濃度高于 1g/L 時,HCrO4-可以發生脫水縮合形成重鉻酸根陰離子(Cr2O72-);當pH高于 6 時,溶液中六價鉻主要是以 CrO42-陰離子形式存在。從圖中可以看到,六價鉻在大部分 pH 范圍內(pH 1~14)都是以陰離子可溶態存在,在這種情況下,六價鉻在溶液中遷移性非常強,因此選擇合理的治理手段至關重要。
六價鉻對人體具有高度的致癌性,長期接觸會引起皮炎,損害肝、腎循環,甚至對神經組織也有嚴重損傷。研究發現,六價鉻具有高水溶性及遷移性,并且其結構與硫酸根相似,六價鉻可以克服細胞滲透阻力,通過硫酸根的傳輸途徑進入細胞內。進入細胞的六價鉻可以通過胞內的酶作用還原為三價鉻;在此過程中,體內生成的氧化還原物質會造成細胞DNA斷裂,導致細胞染色體畸變。
與六價鉻相比,三價鉻在接近中性體系中是以3沉淀的形式存在,不能遷移至細胞內,因此對人體危害較小。此外,三價鉻是人體必需的微量金屬元素,適量攝入三價鉻有益于維持人體葡萄糖、膽固醇以及脂肪的新陳代謝。雖然三價鉻對人體直接毒性相對較小,但是三價鉻在自然界中有可能被氧化劑氧化為六價鉻,將會對人類造成威脅。因此,我國與世界衛生組織均對總鉻含量排放進行控制,最高不超過2mg/L。
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