电镀废水的铬污染特征及调控
林文杰
（韩山师范学院，广东潮州521041）
摘要：以广东省潮州市彩塘不锈钢电镀区的水体为例，研究了电镀废水、底泥的Cr分布特征和基本特性，并针对废水基本特性，采用FeSO4进行调控，探讨如何将Cr6+转化Cr3+以及除去废水中Cr的途径。电镀废水中的总Cr和Cr6+分别为57.3mg/L、42.4mg/L，远远超过了电镀废水排放标准37、83倍，导致河流水体Cr6+超过环境质量标准。电镀废水具有低pH值和高电导率。电镀区底泥Cr大大超过背景值，底泥中的Cr残渣态含量最高，其次是氧化态、还原态，可溶态和碳酸盐态含量低，说明了底泥存在潜在危害性。FeSO4能有效地将Cr6+还原为Cr3+，Fe2+/Cr6+摩尔比为4具有很好转化效率，还原充分后将pH值调至9，对Cr3+具有最好的沉淀效果，通过该途径有效除去废水的Cr。
关键词：电镀废水；铬污染；硫酸亚铁；形态
中图分类号：X131.2 文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1003-6504.2010.08.036 文章编号：1003-6504(2010)08-0156-03
电镀所带来的废气、废水、废渣，对环境造成严重污染，Cr是电镀废水中典型重金属污染物。Cr在水环境中的存在形态主要是三价铬和六价铬，Cr（Ⅲ）是人体必须的微量元素，是正常糖脂代谢所不可缺少的，缺乏会引起动脉硬化等多种疾病。C（rⅥ）具有强烈的毒性，能损伤人体和动物的DNA，并且在环境中普遍存在，是污染控制指标。在水体中，C（rⅢ）和C（rⅥ）在不同氧化还原条件下可以相互转化，在污染治理中，将C（rⅥ）转化为Cr（Ⅲ）是污染治理的一个重要手段。Cr具有不同地球化学形态，决定了Cr在环境中的迁移性，因而探讨Cr的地球化学形态特征是探讨和控制Cr迁移的重要依据。彩塘是广东省不锈钢生产基地，该地区长期采用落后的方式进行电镀，产生的废水基本上没有进行处理。为了系统评价电镀对该区域造成的Cr污染，选择电镀区的一个典型河段，分析电镀废水及纳污河流的Cr价态及地球化学形态，并探讨了电镀废水Cr的价态转化过程，科学评价该地区环境污染特征，为控制和治理该地区Cr提供科学依据。
1·材料与方法
1.1样品的采集
选择彩塘镇的电镀企业集中处进行采样，分别采集3个电镀废水样品，在冶炼点下游河段的不同位置采集5个地表水样品和5个底泥样品。在该河段上游电镀废水排放处采集3个地表水样和1个底泥对照样品，作为背景进行对照分析。
1.2电镀废水Cr处理
根据测定的Cr含量，在电镀废水中分别以Fe2+/Cr6+的摩尔比为2、3、4的三个处理，分别为处理1、处理2、处理3，每组设置7个pH值处理。处理方法是先将FeSO4加入电镀废水中，搅拌20min，使其充分反应，然后采用采用NaOH将pH值调控为4、5、6、7、8、9~10，离心过滤后分析水溶液中的总Cr和Cr6+含量，每个处理重复3次，探讨采用不同硫酸亚铁用量在不同pH值下对水体中的Cr6+和总Cr的除去效率。
1.3实验分析方法
水样采用酸度计（PHB-1000）测定pH值，采用电导率仪（DDS-ⅡA）测定电导率，总Cr采用原子吸收分光光度计测定，C（rⅥ）采用二苯碳酰二肼分光光度法测定。
底泥样品自然风干后研磨，并过100目的孔筛，分别采用HCl-HNO3-HClO4进行消解，测定Cr总量；并通过连续提取法分析底泥的地球化学形态，提取过程参照Tessier和Sims方法进行修改，具体步骤见表1。底泥中Cr形态、水体总Cr的测定采用原子吸收分光光度法测定。
2·结果与讨论
2.1水污染特性
表2列出了电镀区河流上游、电镀废水、电镀区下游水体基本特性和总Cr和C（rⅥ）含量特征。与背景水体相比，电镀废水明显酸化，电导率大大增加，表明了废水中含有大量的盐离子，导致河流地表水酸化，长期采用河流的水体进行灌溉，导致土壤酸化，盐度增大。电镀废水中总Cr和Cr（Ⅵ）分别为57.3、42.4mg/L，为背景水样的数百倍，分别超过电镀废水的排放标准的37、83倍。河流上游水体流经电镀区后，受到电镀废水污染，导致地表水中C（rⅥ）超过了环境质量标准Ⅲ类4.4倍。
2.2底泥Cr形态分布特征
底泥Cr的形态分析结果如表3所示，各样品的形态之和与总量分析结果基本一致，其误差小于20%。电镀污染区底泥中Cr远远大于对照点，表明电镀废水导致了Cr在底泥中的积累。电镀污染区河段的底泥Cr有效态和碳酸盐态含量较低，主要以氧化态、有机态、残渣态为主，特别是残渣态含量特别高。重金属的移动性和生物有效性按照连续提取的顺序依次降低，除废渣态以外，其它所有形态都具有一定程度的生物有效性，以可交换态和碳酸盐态的生物有效性最大。底泥中Cr主要以残渣态存在，其次是氧化态和还原态，有效态和碳酸态含量较低，反映了底泥Cr具有较低生物有效性，但存在潜在的长期危害性。
2.3硫酸亚铁对电镀废水除去效率
表4表示不同FeSO4用量处理在不同pH值下对电镀废水中的Cr6+和总Cr含量影响。随着FeSO4用量增加，废水中Cr6+含量减少。处理1的Fe2+/Cr6+摩尔比为2时，Cr6+除去率为50%；处理1的Fe2+/Cr6+摩尔比为2时，Cr6+除去率为98%以上。处理1的Cr6+未达到电镀污水排放标准，处理2的Cr6+达到电镀废水的排放标准，但是高于地表水Ⅲ类。处理3对Cr6+的除去率达到99.9%，处理后的废水基本上达到了地表水标准。电镀废水中的Cr6+通过FeSO4还原后，pH值对废水Cr6+没有明显变化。
废水中的总Cr主要由Cr6+和Cr3+组成，根据总Cr和Cr6+可以推断Cr3+含量。各处理的废水中的总Cr在pH值为4~5时略低于未处理的废水，随着pH值升高，各处理水溶态的Cr含量逐渐下降，当pH值为9时，可溶性Cr的含量最低，当pH值为10时，可溶性Cr上升。以上结果表明，在pH值为4~5范围内，Cr基本上没有沉淀，当pH值上升为6~9，Cr3+逐渐与OH-结合为C（rOH）3沉淀。当pH值为10时，可溶性Cr含量增加，其可能原因是Cr为两性化合物，在碱性条件下，C（rOH）3溶解导致可溶性Cr增加。处理2和处理3的pH为7~9时，总Cr浓度低于电镀废水排放标准，处理1在pH值为7~9时大大降低，但是仍然大于21mg/L，主要原因是高含量Cr6+未被全部还原，剩余的Cr6+没有因pH值改变而变成沉淀，仍然残留在溶液中。
3·结论
在彩塘不锈钢电镀区，电镀废水的总Cr和Cr6+含量均大大超过了电镀废水排放标准，排入河流后，导致水体中的总Cr和Cr6+含量增加，大大超过了地表水环境质量Ⅲ类标准。由于电镀废水和抛光残渣污染，导致底泥中的Cr含量比背景值大大增加。底泥中的Cr主要以氧化态、有机态、残渣态存在，可交换态和碳酸盐态含量较低，底泥中的Cr具有潜在的危害性。采用FeSO4可以将Cr6+还原为Cr3+，然后将pH值调节为7~9，将Cr3+沉淀下来，达到除去废水中的总Cr和Cr6+的目的。当Fe2+与Cr6+的摩尔比大于3时，采用该方法处理电镀废水可达标排放。
