铬及铬的化合物是重要的无机化工原料,广泛应用于冶金、化工、机械、电子、医药等工业,据统计我国近10%的商品与铬盐相关。重金属铬,尤其是六价铬,具有迁移性强、易扩散、高致癌性,是世界公认的3种致癌金属之一。
一、含铬废水来源
铬及其化合物在工业生产的各个领域广泛应用。随着社会经济的快速发展,铬化合物的消耗量逐年提高。由于各类工厂企业分布点多,而且较为分散,在工业生产过程中不可避免的会产生大量的含铬废水。其中,电镀含铬废水是六价铬污染的主要来源。 电镀废水中的污染物种类及其浓度与电镀生产的工艺条件、操作管理与用水方式等因素密切相关。一般情况下,电镀含铬废水多呈酸性,废水中六价铬浓度往往介于几十至几百毫克每升。含铬电镀废水的来源主要有
(1)酸洗废水:为了保证产品质量,镀件在电镀之前一般需要经过酸洗,除去表面的油渍、铁锈等,从而产生酸洗废水;
(2)漂洗废水:镀件完成镀铬后,需要清洗表面的含铬附着液,会产生大量的漂洗废水。其排放量几乎占车间含铬废水排放量的80%以上;
(3)镀铬废液:含铬电镀液使用一段时间后,已不能满足工艺的要求,需要进行更换,也会产生高浓的含铬废水。近年来,部分发达地区建立一些集中电镀产业园,对废水进行分质排放、处理,成分相对稳定。但大多数企业属于小作坊式,将各种废水混合处理,成分不易控制。因此,选择简单、有效的治铬工艺至关重要。
二、含铬废水的危害
铬含有多种化合价态,但是在自然界中主要是以+3与+6价态存在。此外,六价铬在水溶液中的存在形式与pH及浓度有密切的关系。如图1所示,在强酸性条件下(pH < 1),六价铬主要是以H2CrO4分子的形式存在,pH升高后(1< pH <6),溶液中六价铬主要是以 HCrO4-阴离子形式存在,并且当六价铬浓度高于 1g/L 时,HCrO4-可以发生脱水缩合形成重铬酸根阴离子(Cr2O72-);当pH高于 6 时,溶液中六价铬主要是以 CrO42-阴离子形式存在。从图中可以看到,六价铬在大部分 pH 范围内(pH 1~14)都是以阴离子可溶态存在,在这种情况下,六价铬在溶液中迁移性非常强,因此选择合理的治理手段至关重要。
六价铬对人体具有高度的致癌性,长期接触会引起皮炎,损害肝、肾循环,甚至对神经组织也有严重损伤。研究发现,六价铬具有高水溶性及迁移性,并且其结构与硫酸根相似,六价铬可以克服细胞渗透阻力,通过硫酸根的传输途径进入细胞内。进入细胞的六价铬可以通过胞内的酶作用还原为三价铬;在此过程中,体内生成的氧化还原物质会造成细胞DNA断裂,导致细胞染色体畸变。
与六价铬相比,三价铬在接近中性体系中是以3沉淀的形式存在,不能迁移至细胞内,因此对人体危害较小。此外,三价铬是人体必需的微量金属元素,适量摄入三价铬有益于维持人体葡萄糖、胆固醇以及脂肪的新陈代谢。虽然三价铬对人体直接毒性相对较小,但是三价铬在自然界中有可能被氧化剂氧化为六价铬,将会对人类造成威胁。因此,我国与世界卫生组织均对总铬含量排放进行控制,最高不超过2mg/L。
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