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摘要：随着现代工业的迅速发展,生产过程中排放出的有害重金属离子废水也日益增加。目前，国内外对含铬废水的处理主要有这几种常用方法:电解还原法、离子交换法、吸附法等。本文是描述粉煤灰吸附含有六价铬的重金属离子、粉煤灰在处理含铬废水中的研究进展，以及粉煤灰在处理污水时存在的主要问题。
关键字：粉煤灰；六价铬；吸附法
金属铬是一类有害物质，能在环境及人体中积累并对人体产生长远的不良影响。因此，处理含铬废水就显得尤为重要。人们通常认为金属铬和二价铬无毒，三价铬毒性很小，危害最大的是六价铬的化合物，经呼吸道吸入的不溶性铬盐长期停留在肺组织内，是导致肺癌的主要因素之一[1]。目前，含铬废水的处理一般是将Gr6+ 还原成Cr3+，在水中形成Cr(OH)3 沉淀而除去。废水中Cr6+ 随pH值的不同分别以CrO42- 和Cr2O72- 的形式存在。研究发现Cr6+ 的毒性比Cr3+ 强100倍。GB547985等规定了生活饮用水、地表水和污水中的最高Cr6+ 分别为0.05mg/L、0.1mg/L和0.5mg/L 。
一、含铬废水的处理方法
人们在逐渐认识到重金属废水对环境特别是对人类自身产生的危害后，采取了多种措施治理重金属废水污染，综合近年来各种处理重金属废水技术将其归纳为：化学处理法、物理化学处理法和生物处理法3类。
1、电解还原法
电解还原法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。
2、离子交换法
离子交换法是利用阴离子交换树脂，可以有效地去除废水中呈铬酸根或重铬酸根状态的Cr6+ ，利用阳离子交换树脂则可以去除废水中Cr3+ 及其它金属离子，此法可用于镀铬槽的洗涤水闭路循环系统。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。
3、吸附法
吸附法实质上是吸附剂活性表面对重金属离子的吸引。吸附剂种类很多，最常用的是活性炭。活性炭可以同时吸附多种重金属阳离子，吸附容量大，对Cr6+ 阳离子也具有较强还原作用，但价贵，使用寿命短，需再生，操作费用高[3]。在我国，利用丰富的硅藻土资源研究出处理Cu2+ 和Zn2+ 效果较好的吸附剂，也有利用褐煤、草炭、风化煤作为重金属离子吸附剂的。自然资源制备吸附剂，原料来源广，制造容易、价廉，重金属吸附饱和后可以不再生。
二、吸附法在废水中的应用
吸附法作为一种重要的物理化学方法在水和废水处理中有着广泛的应用。长期以来，活性炭一直是最常规的吸附材料，虽然活性炭的适用范围广，大多数的重金属，有机物和生物分子都可以被吸附除去，并且吸附能力强，可再生复用，但是活性炭的价格昂贵，运行费用高，使活性炭的广泛应用受到限制。因此，廉价的高性能的新型吸附材料替代活性炭的工作受到重视。粉煤灰因具有良好的吸附和离子交换性能，且我国粉煤灰每年排放量多，价格低，在废水处理领域表现出广阔的应用前景，是一类很有发展前景的优质廉价吸附剂[4]。
三、粉煤灰在处理含铬废水中的研究进展
我国粉煤灰每年排放量约有1亿吨之多，不仅占用大量农田用于堆放粉煤灰，而且严重污染环境。其中只有小部分用于建筑、交通、土壤改良等方面，利用率在30%-40%之间，仍有较大量需要开发利用[5]。因此，合理利用粉煤灰，将其资源化具有重大意義。
1、粉煤灰的物化性质
从粉煤灰的物理性能和化学组成可知，粉煤灰的比表面积较大、表面能高，且存在着许多铝、硅等活性点，具有较强的吸附能力。物理吸附效果取决于粉煤灰的多孔性及比表面积，比表面积越大，吸附效果越好。化学吸附主要是由于其表面大量Si-O-Si 键、AI-O-AI 键与具有一定极性的有害分子产生偶极-偶极键的吸附，或是阴离子与粉煤灰中次生的带正电荷的硅酸铝、硅酸钙和硅酸铁之间形成离子交换或离子对的吸附[6]。
2、粉煤灰的作用机理
粉煤灰是灰色或灰白色的具有潜在活性的火山灰质粉末材料，其物理化学性质取决于燃煤的品种、煤粉的细度、燃烧方式和温度、其收集和排灰方法等，主要化学成分为SiO2和Al2O3，约占总量80 %左右。粉煤灰呈多孔蜂窝状组织，比表面积较大(约为2 500～5 000 cm2/g)，具有一定的吸附能力，因此它是一种廉价的吸附材料，有时甚至可代替活性碳、硅胶、活性Al2O3等作专用吸附剂[7]。
3、粉煤灰的应用及研究进展
粉煤灰是锅炉燃烧过程中没有完全燃烧的飞末，通过几年的研究实验，找到了粉煤灰综合利用的一条新途径-用粉煤灰处理含铬废水。粉煤灰表面疏松多孔，表面积大，具有一定的活性，能吸附水中的杂质[8]。粉煤灰吸附水中铬，其用量、吸附时间、初始铬浓度、粉煤灰细度和pH值等因素对铬去除率都有一定的影响。如果把粉煤灰看作一种资源，开展综合利用，就可以变废为宝，有利于环境、经济、社会的协调发展。
四、粉煤灰在处理含铬废水中的研究进展
目前，国内外对粉煤灰处理污水的研究已进入应用研究阶段，有些技术已应用于实践，但还存在一些需要解决的问题，主要有以下几点：首先，理论研究基础薄弱：对粉煤灰吸附机理及动力学研究还不够透彻，多数研究还停留在实验室阶段。其次，处理工艺的工业化技术问题，主要是灰水分离技术。目前除过滤法易实现灰水分离外，其他一些方法进行灰水分离都有一定困难，在某种程度上阻碍了该项技术的推广应用。灰水分离后的再利用或处置问题。因粉煤灰本身的吸附容量有限，科研工作者们将眼光投向复合高效粉煤灰混凝剂的研制。将粉煤灰经化学处理、复合等简单工艺步骤，即可制成高效粉煤灰混凝剂。但目前的研究面还较窄，一般都是用酸处理或和硫铁矿烧渣复合，有待加强这方面研制开发的力度，进一步扩大粉煤灰高附加值利用的范围。粉煤灰在污水处理领域的应用必将有着广阔的前景。
参考文献：
[1]朱建华.不同价态铬的毒性及其对人体影响[J].环境与开发,1997,12(3).
[2]李书申,吴开芬.大孔径聚砜超滤膜的研究[J].环境化学,1993,12(6):463-465.
[3]王宝庆,宁平.活性炭水处理技术应用[J].云南环境科学,2000,19(3):46-50.
[4]张警声,王淑英,徐凛然,等.粉煤灰吸附生活污水中磷的研究[J].东北电力学院学报,1999(6).
[5]王福元,吴正严.粉煤灰利用手册[M].北京:中国电力出版社,1997.2-4.
[6]Banerjee K, Cheremisionoffp N,Chen S L.Adsorption kinetics of oxylene by fly ash[J].Water Research.1997,31(2):249.
[7]阎存仙.粉煤灰的综合利用[J].上海环境科学,1996,15(2):21-23.
[8]阎存仙,等.粉煤灰对染料废水的脱色研究[J].环境污染与防治,2000,10(5).
作者简介：于慧敏（1985.5-），女，汉族，天津师范大学城市与环境科学学院2009级自然地理研究生。
关键字：粉煤灰；六价铬；吸附法
金属铬是一类有害物质，能在环境及人体中积累并对人体产生长远的不良影响。因此，处理含铬废水就显得尤为重要。人们通常认为金属铬和二价铬无毒，三价铬毒性很小，危害最大的是六价铬的化合物，经呼吸道吸入的不溶性铬盐长期停留在肺组织内，是导致肺癌的主要因素之一[1]。目前，含铬废水的处理一般是将Gr6+ 还原成Cr3+，在水中形成Cr(OH)3 沉淀而除去。废水中Cr6+ 随pH值的不同分别以CrO42- 和Cr2O72- 的形式存在。研究发现Cr6+ 的毒性比Cr3+ 强100倍。GB547985等规定了生活饮用水、地表水和污水中的最高Cr6+ 分别为0.05mg/L、0.1mg/L和0.5mg/L 。
一、含铬废水的处理方法
人们在逐渐认识到重金属废水对环境特别是对人类自身产生的危害后，采取了多种措施治理重金属废水污染，综合近年来各种处理重金属废水技术将其归纳为：化学处理法、物理化学处理法和生物处理法3类。
1、电解还原法
电解还原法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。
2、离子交换法
离子交换法是利用阴离子交换树脂，可以有效地去除废水中呈铬酸根或重铬酸根状态的Cr6+ ，利用阳离子交换树脂则可以去除废水中Cr3+ 及其它金属离子，此法可用于镀铬槽的洗涤水闭路循环系统。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。
3、吸附法
吸附法实质上是吸附剂活性表面对重金属离子的吸引。吸附剂种类很多，最常用的是活性炭。活性炭可以同时吸附多种重金属阳离子，吸附容量大，对Cr6+ 阳离子也具有较强还原作用，但价贵，使用寿命短，需再生，操作费用高[3]。在我国，利用丰富的硅藻土资源研究出处理Cu2+ 和Zn2+ 效果较好的吸附剂，也有利用褐煤、草炭、风化煤作为重金属离子吸附剂的。自然资源制备吸附剂，原料来源广，制造容易、价廉，重金属吸附饱和后可以不再生。
二、吸附法在废水中的应用
吸附法作为一种重要的物理化学方法在水和废水处理中有着广泛的应用。长期以来，活性炭一直是最常规的吸附材料，虽然活性炭的适用范围广，大多数的重金属，有机物和生物分子都可以被吸附除去，并且吸附能力强，可再生复用，但是活性炭的价格昂贵，运行费用高，使活性炭的广泛应用受到限制。因此，廉价的高性能的新型吸附材料替代活性炭的工作受到重视。粉煤灰因具有良好的吸附和离子交换性能，且我国粉煤灰每年排放量多，价格低，在废水处理领域表现出广阔的应用前景，是一类很有发展前景的优质廉价吸附剂[4]。
三、粉煤灰在处理含铬废水中的研究进展
我国粉煤灰每年排放量约有1亿吨之多，不仅占用大量农田用于堆放粉煤灰，而且严重污染环境。其中只有小部分用于建筑、交通、土壤改良等方面，利用率在30%-40%之间，仍有较大量需要开发利用[5]。因此，合理利用粉煤灰，将其资源化具有重大意義。
1、粉煤灰的物化性质
从粉煤灰的物理性能和化学组成可知，粉煤灰的比表面积较大、表面能高，且存在着许多铝、硅等活性点，具有较强的吸附能力。物理吸附效果取决于粉煤灰的多孔性及比表面积，比表面积越大，吸附效果越好。化学吸附主要是由于其表面大量Si-O-Si 键、AI-O-AI 键与具有一定极性的有害分子产生偶极-偶极键的吸附，或是阴离子与粉煤灰中次生的带正电荷的硅酸铝、硅酸钙和硅酸铁之间形成离子交换或离子对的吸附[6]。
2、粉煤灰的作用机理
粉煤灰是灰色或灰白色的具有潜在活性的火山灰质粉末材料，其物理化学性质取决于燃煤的品种、煤粉的细度、燃烧方式和温度、其收集和排灰方法等，主要化学成分为SiO2和Al2O3，约占总量80 %左右。粉煤灰呈多孔蜂窝状组织，比表面积较大(约为2 500～5 000 cm2/g)，具有一定的吸附能力，因此它是一种廉价的吸附材料，有时甚至可代替活性碳、硅胶、活性Al2O3等作专用吸附剂[7]。
3、粉煤灰的应用及研究进展
粉煤灰是锅炉燃烧过程中没有完全燃烧的飞末，通过几年的研究实验，找到了粉煤灰综合利用的一条新途径-用粉煤灰处理含铬废水。粉煤灰表面疏松多孔，表面积大，具有一定的活性，能吸附水中的杂质[8]。粉煤灰吸附水中铬，其用量、吸附时间、初始铬浓度、粉煤灰细度和pH值等因素对铬去除率都有一定的影响。如果把粉煤灰看作一种资源，开展综合利用，就可以变废为宝，有利于环境、经济、社会的协调发展。
四、粉煤灰在处理含铬废水中的研究进展
目前，国内外对粉煤灰处理污水的研究已进入应用研究阶段，有些技术已应用于实践，但还存在一些需要解决的问题，主要有以下几点：首先，理论研究基础薄弱：对粉煤灰吸附机理及动力学研究还不够透彻，多数研究还停留在实验室阶段。其次，处理工艺的工业化技术问题，主要是灰水分离技术。目前除过滤法易实现灰水分离外，其他一些方法进行灰水分离都有一定困难，在某种程度上阻碍了该项技术的推广应用。灰水分离后的再利用或处置问题。因粉煤灰本身的吸附容量有限，科研工作者们将眼光投向复合高效粉煤灰混凝剂的研制。将粉煤灰经化学处理、复合等简单工艺步骤，即可制成高效粉煤灰混凝剂。但目前的研究面还较窄，一般都是用酸处理或和硫铁矿烧渣复合，有待加强这方面研制开发的力度，进一步扩大粉煤灰高附加值利用的范围。粉煤灰在污水处理领域的应用必将有着广阔的前景。
参考文献：
[1]朱建华.不同价态铬的毒性及其对人体影响[J].环境与开发,1997,12(3).
[2]李书申,吴开芬.大孔径聚砜超滤膜的研究[J].环境化学,1993,12(6):463-465.
[3]王宝庆,宁平.活性炭水处理技术应用[J].云南环境科学,2000,19(3):46-50.
[4]张警声,王淑英,徐凛然,等.粉煤灰吸附生活污水中磷的研究[J].东北电力学院学报,1999(6).
[5]王福元,吴正严.粉煤灰利用手册[M].北京:中国电力出版社,1997.2-4.
[6]Banerjee K, Cheremisionoffp N,Chen S L.Adsorption kinetics of oxylene by fly ash[J].Water Research.1997,31(2):249.
[7]阎存仙.粉煤灰的综合利用[J].上海环境科学,1996,15(2):21-23.
[8]阎存仙,等.粉煤灰对染料废水的脱色研究[J].环境污染与防治,2000,10(5).
作者简介：于慧敏（1985.5-），女，汉族，天津师范大学城市与环境科学学院2009级自然地理研究生。