【摘 要】鉻作為水質(zhì)檢驗(yàn)以及廢水檢驗(yàn)控制中的重要污染物之一，在眾多的水中除鉻方法中，以吸附法最為高效便捷，水中鉻吸附法在水處理技術(shù)中被廣泛關(guān)注。本文主要針對(duì)吸附法常用且有較好應(yīng)用前景的吸附劑材料除鉻的研究現(xiàn)狀以及當(dāng)前最新材料技術(shù)進(jìn)展情況進(jìn)行論述，具體探討各類吸附劑的材料結(jié)構(gòu)、使用性能以及除鉻效果，并對(duì)未來(lái)水中鉻吸附方法及其技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】吸附法 鉻 吸附劑 性能 除鉻效果

一、鉻-金屬元素的危害及其在水中的存在形態(tài)

鉻——金屬元素對(duì)于動(dòng)物以及人體都會(huì)產(chǎn)生一定的有毒害作用，在我國(guó)地質(zhì)地殼中的儲(chǔ)量位列于第十位，其主要通過(guò)三種氧化態(tài)形式存在（+2價(jià)、+3價(jià)、+6價(jià)），其中三價(jià)鉻（Cr（III）） 和六價(jià)鉻（Cr（VI））可以長(zhǎng)期存在于在水中，并且在一定的條件下還可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)前學(xué)界普遍認(rèn)為，Cr（III）對(duì)于人體的危害較小，而Cr（VI）能夠?qū)θ梭w造成較大的危害，輕則引起人導(dǎo)致皮膚過(guò)敏現(xiàn)象、重則致使人體出現(xiàn)遺傳性基因缺陷等疾病， Cr（VI）具有較強(qiáng)的氧化能力以及轉(zhuǎn)移能力改元素對(duì)于生態(tài)環(huán)境以及人類身體健康造成了嚴(yán)重的威脅。

通常Cr（III） 在水中以陽(yáng)離子形式存在，由于不同的水溶液的pH值不同，Cr（III）就可以水解成不同的單核或者多核形態(tài)物質(zhì)存在于水中；而Cr（VI）則以酸根陰離子形式存在于水中，同樣，在不同pH值以及濃度條件下，Cr（VI）可通過(guò)水解反應(yīng)生成CrO/、HCrCV和Cr2^2-三種形態(tài)。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中，特別是基于石油、造紙以及鋼鐵行業(yè)而言，對(duì)鉻需求和應(yīng)用最為廣泛，這也造成了更多的含鉻的廢水排放，造成大面積的水體污染。 為此，如何對(duì)含鉻水以及工業(yè)含鉻廢水進(jìn)行除鉻就成為了當(dāng)前主要的熱點(diǎn)問(wèn)題。在眾多的方法中吸附法成為近年來(lái)被廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)之一。由于其能夠適應(yīng)不同的水質(zhì)以及水量變化條件下進(jìn)行吸附作業(yè)，并且操作便捷、成本較低，吸附效果較好不宜產(chǎn)生鉻再生。吸附法除鉻已成為當(dāng)前應(yīng)用最為有效且應(yīng)用較為廣泛的一種除鉻方法

二、吸附法除鉻中常見(jiàn)的吸附劑材料

（一）礦物質(zhì)吸附劑。礦物質(zhì)主要包括：石英砂、沸石、蒙脫石、蛭石等廣泛存在于自然環(huán)境中，一般具有較大的比表面積，在通常的pH范圍內(nèi)，會(huì)對(duì)水中的金屬離子能夠具備較為理想的吸附能力，其原理就是通過(guò)這些物質(zhì)表面的官能團(tuán)利用離子交換以及絡(luò)合作用對(duì)水中污染物的吸附和去除。

（二）金屬氧化物質(zhì)吸附劑。金屬氧化物作為近幾年來(lái)關(guān)注較多的一種吸附劑使用材料。其最為常見(jiàn)的幾種物質(zhì)有：鋁氧化物、鐵氧化物、鋯氧化物和鈦氧化物等。這些氧化物擁有較多的活性位點(diǎn)一級(jí)自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，在水質(zhì)治污中顯示出其強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。加之，這些金屬氧化物由于具備綠色高效的特點(diǎn)被廣泛作用于飲用水處理行業(yè)中，對(duì)于水質(zhì)除污的效果較為理想，另外，由于這些物質(zhì)綠色高效同時(shí)也能夠很好的被進(jìn)行工藝制備，從而能夠廣泛的作用于實(shí)現(xiàn)治污工程的應(yīng)用。

（三）水滑石類吸附劑。水滑石類吸附劑通常也被稱為“層狀雙金屬氫氧化物吸附劑（LDHs）”，其結(jié)構(gòu)存在為一種納米陰離子粘土，廣泛存在于自然界中，在實(shí)際應(yīng)用用進(jìn)行人工合成也較為經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單。水滑石類吸附劑的材料結(jié)構(gòu)為比較典型的八面體，主要通過(guò)帶正電荷的金屬氫氧化物層一級(jí)帶負(fù)電荷的層間陰離子構(gòu)成，其作用原理是使用其層狀結(jié)構(gòu)中的陰離子的嵌入平衡了正電荷，致使層間結(jié)合力表現(xiàn)較弱，因而能夠?qū)λ杏袡C(jī)物以及水中的無(wú)機(jī)陰離子都有比較好的吸附效果。

（四）炭類吸附劑。根據(jù)當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，炭類吸附劑材料主要包括：活性炭和碳納米管兩種?；钚蕴坎牧鲜亲钤绫蛔饔糜谒幚砑夹g(shù)中的一種吸附劑，而碳納米管主要由20世紀(jì)90年代開始被研究和使用，至今只有20多年的應(yīng)用歷史，但其因?qū)λ|(zhì)中的某些特定的污染物具有較強(qiáng)的吸附能力，也被業(yè)界以技術(shù)處理技術(shù)領(lǐng)域中在近年來(lái)被廣泛關(guān)注。

1.活性炭?；钚蕴孔鳛橐环N黑色的無(wú)定形碳，分為粉末炭或顆粒炭，由于其具有較為發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)以及巨大的比表面積，是當(dāng)前水處理中較為常用的一種吸附劑材料?；钚蕴孔饔糜谒蠧r（VI）的去除，其主要機(jī)理概括起來(lái)主要有：還原作用、沉積作用以及靜電引力或絡(luò)合作用?；钚蕴繉?duì)于對(duì)于水中的鉻、鉛等物都能有較為理想的去除效果特別是對(duì)于水中六價(jià)鉻而言，能夠起到很好去除作用。

2.碳納米管。碳納米管（CNTs）從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，通常直徑達(dá)2～20mm，其比表面積通常在15～400m2/g，碳納米管材料因其具備特殊的納米管狀微觀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)中的孔隙結(jié)構(gòu)非常豐富，對(duì)于水中的鉻以及其它有機(jī)物和金屬離子都具有將強(qiáng)的吸附性能，成為近年來(lái)在水處理領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的一種吸附材料。

（五）樹脂類吸附劑。離子交換樹脂為半透明或者不透明的球狀顆粒（粒徑通常達(dá)0.3～1.2 mm），在水處理領(lǐng)域應(yīng)用也較為廣泛。由于離子交換樹脂具有較強(qiáng)的理化性能以及具備豐富的離子交換基團(tuán)，其原理就是借助其含有的可交換離子和水中的離子進(jìn)行交換反應(yīng)而去除水中的污染物離子。

三、結(jié)語(yǔ)與展望

目前，各種吸附劑在水處理中的吸附使用都有相對(duì)理想的效果。特別是礦物、金屬氧化物、樹脂和活性炭等，而碳納米管則相對(duì)處于比較初期的階段，且價(jià)格相對(duì)較高，但最為21世紀(jì)比較有代表的納米材料，在水處理領(lǐng)域?qū)⒂懈鼮閺V闊的應(yīng)用范疇和空間。總的來(lái)說(shuō)，吸附法作用于水質(zhì)中的鉻的去除是一個(gè)相對(duì)新穎的領(lǐng)域，但這些吸附劑使用材料已經(jīng)凸顯出在去除水質(zhì)中的鉻方面的應(yīng)用效果。在未來(lái)的應(yīng)用以及研究中，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注幾個(gè)方面：

（一）就是吸附劑的使用效能方面，應(yīng)側(cè)重開發(fā)一些成本更低的吸附劑，特別是要開發(fā)一些更為優(yōu)良的吸附劑來(lái)提升水處理過(guò)程中的吸附能力以及吸附速率；為此，建議可選用一些有機(jī)物質(zhì)或者無(wú)機(jī)物改劑改進(jìn)和強(qiáng)化對(duì)鉻的吸附能力；

（二）就是吸附劑在污水工程應(yīng)用方面，應(yīng)結(jié)合因地制宜的原則開發(fā)更多相對(duì)原地殼中金屬氧化物用作吸附劑的制備，如對(duì)于修復(fù)鉻污染水體時(shí)，就可以可以采用原位制備和投加吸附劑的方法，當(dāng)前，基于原位制備和投加吸附劑的相關(guān)研究相對(duì)較少，為此，應(yīng)強(qiáng)化該方法對(duì)地下水、地表水以及工業(yè)廢水中的應(yīng)用當(dāng)；

（三）就是吸附劑的再生回收利用方面，應(yīng)強(qiáng)化對(duì)其吸附劑再生方法的探討和研究，從而確保有效實(shí)現(xiàn)吸附劑的多次再生利用率。

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