含鉻電鍍廢水中的Cr6+對生命體毒性強，能導致肝臟損壞和肺充血，有致癌作用，消除其污染有利于保護生態(tài)環(huán)境。鐵碳內電解法是基于電化學(xué)氧化還原反應的原理，通過(guò)鐵屑對絮體的電附集、混凝、吸附、過(guò)濾等綜合作用來(lái)處理廢水的良好工藝，又稱(chēng)微電解法﹑鐵炭法﹑鐵屑過(guò)濾法﹑零價(jià)鐵法等等。周旋等人用鐵碳內電解法預處理酵母工業(yè)廢水，在Fe/C質(zhì)量比為2：1，pH為4左右，停留時(shí)間為90min時(shí)，對COD、色度、TP、NH3-N的去除率分別為21%、35%、8.5%、5.7%，出水B/C明顯提高，由原來(lái)的0.28提高到0.40，表明內電解法可有效地改善酵母廢水的生化性，對后續的生化處理是有利的。茶葉具有網(wǎng)狀、多孔、表面積大等特點(diǎn)，對水溶液中的重金屬離子和毒物有很好的吸附作用。中國學(xué)者曾研究過(guò)飲用后的綠茶對水中Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)離子的吸附、水溶液中的砷(Ⅲ)在云南沱茶上的吸附特性。但采用曝氣鐵碳內電解、改性茶渣聯(lián)用處理含鉻電鍍廢水的相關(guān)研究國內外未見(jiàn)報道。該研究以曝氣鐵碳內電解-改性茶渣聯(lián)用技術(shù)處理含鉻電鍍廢水，探討不同因素對處理效果的影響。
1、材料與方法
1.1 儀器與材料
PVC廢水池，尺寸為300mm×400mm×500mm；25L/H型污水泵；LP-20型氣泵；有機玻璃吸附柱，直徑為150mm，長(cháng)為300mm；壓力鍋；7500型可見(jiàn)-紫外分光光度計；PB-2型pH計；恒溫振蕩器。
進(jìn)水水質(zhì)：含鉻廢水pH為5.8，Cr6+濃度為62.013mg/L；
廢鐵屑、焦炭為車(chē)間加工鐵件的廢棄物，實(shí)驗前用待測廢水浸泡24h，然后洗凈表面殘留液，烘干；
改性茶渣：將廢棄茶葉，置于壓力鍋內，用去離子水蒸洗半小時(shí)，重復3次，去除茶葉中有機酸組分，烘干，磨粉，過(guò)80目篩制成。
2、結果分析與討論
2.1 Fe/C體積比對內電解效果的影響
取200mL含鉻廢水，調節進(jìn)水pH為7，反應時(shí)間為2h，采用連續曝氣方式，實(shí)驗結果見(jiàn)圖1。
由圖1可知，隨著(zhù)Fe/C體積比的增大，去除率逐漸增大，Fe/C體積比大于1后，去除率略微下降。這是因為Fe/C體積比小于1時(shí)鐵屑的量不足，使得體系的處理能力較低，而增加鐵屑的量會(huì )增加體系中原電池的數量，有利于提高去除效果，但當體積比大于1時(shí)，體系中的碳的含量偏少，原電池的數量偏少，從而處理效果下降。實(shí)驗選定Fe/C體積比為1：1時(shí)最佳。
2.2 進(jìn)水pH值對內電解效果的影響
取200mL含鉻廢水，Fe/C體積比為1∶1，反應時(shí)間為2h，采用連續曝氣方式，實(shí)驗結果見(jiàn)圖2。
由圖2可知，隨著(zhù)pH值的逐漸增大，去除率逐漸減小，pH為4后，處理效果趨于穩定。這是因為酸性充氧條件下，電極反應為如下：
由此可見(jiàn)，廢水的pH值越低，即H+的濃度越大，氧的電極電位就越高，原電池的電勢差也就越大，越有利于反應的正向進(jìn)行，電極反應進(jìn)行的自然就越完全。實(shí)驗選定進(jìn)水pH為1時(shí)最佳。
2.3 停留時(shí)間對內電解效果的影響
取200mL含鉻廢水，Fe/C體積比為1∶1，進(jìn)水pH為1，采用連續曝氣方式，實(shí)驗結果見(jiàn)圖3。
由圖3可知，隨著(zhù)停留時(shí)間的延長(cháng)，去除效果越來(lái)越好，在0～60min去除率上升趨勢明顯，由45.71%上升到95.32%，說(shuō)明內電解去除Cr6+是一個(gè)快速的過(guò)程，當處理90min后，去除率變化不大，處理效果保持相對穩定，120min時(shí)去除率最大，經(jīng)計算得，120min時(shí)出水的Cr6+濃度為2.852mg/L。實(shí)驗選定停留時(shí)間為120min時(shí)最佳。
2.4 不同曝氣方式對內電解效果的影響
取200mL含鉻廢水，Fe/C體積比為1∶1，進(jìn)水pH為1，停留時(shí)間為120min，比較間歇曝氣(每小時(shí)開(kāi)始5min曝氣)和連續曝氣對處理效果的影響，實(shí)驗結果見(jiàn)圖4。
由圖4可知，連續曝氣的處理效果穩定且明顯好于間歇曝氣。這是因為曝氣可以增加水中的含氧量，氧氣參與陰極反應，而氧的標準電位要比氫的標準電位高，更有利于電極反應的進(jìn)行。
2.5 進(jìn)水pH對改性茶渣吸附效果的影響
取50mLCr6+濃度為2.852mg/L的含鉻廢水(即內電解處理工序最佳條件下出水)，分別調節其pH為4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13，加入0.4g改性茶渣，在室溫下震蕩30min，實(shí)驗結果見(jiàn)圖5。
由實(shí)驗可知，進(jìn)水pH對改性茶渣吸附量有較大影響。當pH從4.5上升到7時(shí)，吸附量逐漸上升；當pH大于7.5后，茶渣對Cr6+的去除率呈明顯下降趨勢。這是因為進(jìn)水pH值較低，即H+濃度較高時(shí)，茶渣表面電荷密度較高，Cr6+與茶渣表面的靜電排斥力較強，不利于茶渣對Cr6+的吸附；而當進(jìn)水pH在2～5的范圍內，95%以上Cr6+是以CrO2-4、Cr2O2-7的形式存在的，這也是不利于吸附的；各種重金屬離子在溶液中被吸附，都有一臨界的pH值，超過(guò)該值后，離子的水解、沉淀則起主要作用。而在該實(shí)驗條件下，改性茶渣對Cr6+吸附臨界pH值為7.5，即中性時(shí)，改性茶渣對Cr6+吸附量最大，處理效果最佳。實(shí)驗選定進(jìn)水pH為7.5時(shí)最佳。
2.6 吸附溫度對改性茶渣吸附效果的影響
取50mLCr6+濃度為2.852mg/L的含鉻廢水，調節其pH為7.5，加入0.4g改性茶渣，在25～50℃溫度范圍內震蕩30min，實(shí)驗結果見(jiàn)圖6。
由圖6可見(jiàn)，在實(shí)驗溫度范圍內，溫度的變化對改性茶渣的吸附性能的影響不大，溫度上升，Cr6+去除率略微降低，這可能是由于溫度升高，局部破壞了改性茶渣的表面結構，從而導致吸附性能下降。
2.7 吸附平衡時(shí)間
取50mLCr6+濃度為2.852mg/L的含鉻廢水，調節進(jìn)水pH為7.5，加入0.4g改性茶渣，在室溫下震蕩，不同時(shí)間Cr6+去除率見(jiàn)圖7。
隨著(zhù)吸附時(shí)間的延長(cháng)，去除效果越來(lái)越好，在0～60min內去除率急劇上升，表明改性茶渣吸附Cr6+可在短時(shí)間內完成，之后變化緩慢，到120min基本達到平衡，經(jīng)計算得平衡吸附量為0.214mg/g。故實(shí)驗選定最佳停留時(shí)間為120min。
3、結論
(1)曝氣內電解-改性茶渣聯(lián)用處理工藝能很好的去除廢水中的六價(jià)鉻離子，最終出水Cr6+濃度為0.409mg/L，低于GB8978—1996中最高允許排放濃度。
(2)分析實(shí)驗結果得出其最佳工藝條件為：內電解：Fe/C體積比為1∶1、進(jìn)水pH為1、采用連續曝氣方式，處理時(shí)間120min，Cr6+去除率可達到95.4%，改性茶渣：進(jìn)水pH為7.5、0.4g改性茶渣，處理時(shí)間120min，Cr6+去除率可達到85.65%。（來(lái)源：江蘇省生態(tài)環(huán)境評估中心，揚州大學(xué)）
