在電鍍生產(chǎn)過程中，會排放大量含有Ni（Ⅱ）、Cr（Ⅵ）等重金屬離子的電鍍廢水，如果不經(jīng)處理就直接排放，會對周邊環(huán)境及人類健康帶來嚴(yán)重危害。對這些廢水中Cr（Ⅵ）等重金屬離子的處理，常用的方法主要有化學(xué)沉淀以及活性炭吸附等〔1, 2〕。其中鐵炭微電解利用化學(xué)過程能使Cr（Ⅵ）轉(zhuǎn)化為Cr（Ⅲ），再利用微電解過程產(chǎn)生的Fe（Ⅲ）離子的絮凝效果，使Cr（Ⅲ）等重金屬離子在堿性條件下生成沉淀后將其除去。而活性炭吸附，則是利用其具有大比表面和大空隙的特性，對廢水中Cr（Ⅲ）、Cr（Ⅵ）等重金屬離子進(jìn)行吸附后將其除去。然而，鐵炭微電解過程會由于大量Fe（Ⅱ）的溶解以及Fe（Ⅲ）的絮凝，使沉淀污泥量增大，為后續(xù)污泥處理帶來負(fù)擔(dān)，且出水中總鐵指標(biāo)易超標(biāo)。而普通活性炭由于其吸附速度較慢，且吸附容量相對偏小，難以適應(yīng)處理復(fù)雜水量的工程應(yīng)用。

目前電鍍廢水的處理工藝多在混凝沉淀之后采用砂濾或炭濾工藝，以進(jìn)一步去除廢水中殘留重金屬離子和部分COD指標(biāo)。然而，如要降低前段處理工序的加藥量，以減少由此帶來的污泥量，則勢必增加后續(xù)炭濾或砂濾的處理負(fù)荷。對于大水量的工程而言，通過砂濾或炭濾的流速較快，濾料與水流的接觸時(shí)間變短，導(dǎo)致出水中重金屬離子仍有可能超標(biāo)。用錳鹽對普通活性炭進(jìn)行改性，同時(shí)添加少量鐵屑形成一定的原電池，以提高對廢水中重金屬離子及殘余有機(jī)物的捕獲效率。

1 鉻廢水一體化污水處理設(shè)備工作原理

當(dāng)少量鐵屑與大量活性炭在水中接觸后，由于鐵屑（微陽極）與活性炭（微陰極）之間電位的差異，會形成大量的微電池，其電極反應(yīng)為：

陽極：Fe0→Fe2++2e-，F(xiàn)e2+→Fe3++e-

Cr2O72-+6e-+14H+→2Cr3++7H2O

陰極：2H++2e-→2［H］→H2（g）

O2+2H2O+4e-→4OH-

同時(shí)，F(xiàn)e（Ⅱ）與Cr2O72-也會發(fā)生如下反應(yīng)：

Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O

堿性條件下，廢水中的Cr（Ⅲ）、Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）會生成相應(yīng)氫氧化物絮體，其中氫氧化鐵絮體有助于微量氫氧化鉻絮體的互相凝聚，這些絮體終都會被活性炭顆粒所截留，從而實(shí)現(xiàn)對廢水的凈化。活性炭與鐵屑的混合體中活性炭的量處于優(yōu)勢，因此占據(jù)優(yōu)勢地位的應(yīng)該是具有特殊表面性質(zhì)的活性炭對這些重金屬離子的捕獲過程。另外，活性炭的高比表面積及發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)，使其具有非常強(qiáng)的吸附能力，包括物理吸附及化學(xué)吸附。物理吸附與其表面的空隙結(jié)構(gòu)及比表面積大小密切相關(guān)。而化學(xué)吸附則與活性炭表面特性（如所帶電荷性質(zhì)）有關(guān)。通常活性炭表面會帶有某些含氧基團(tuán)如羥基等。這些帶負(fù)電荷的基團(tuán)會使活性炭表面的電荷總體呈現(xiàn)負(fù)值，而且含氧基團(tuán)數(shù)量越多，活性炭表面所帶負(fù)電荷就越強(qiáng)，對水中帶有正電荷的重金屬離子的吸引力也就越強(qiáng)。對電鍍廢水中的重金屬離子而言，由于Cr（Ⅵ）及Fe（Ⅲ）等高價(jià)態(tài)離子所帶電荷比對應(yīng)的低價(jià)態(tài)離子所帶電荷多，因此活性炭能優(yōu)先吸附這些高價(jià)態(tài)的金屬離子，從而實(shí)現(xiàn)對電鍍廢水中重金屬離子的凈化。如能對普通活性炭進(jìn)行改性，鉻廢水一體化污水處理設(shè)備增強(qiáng)其對廢水中重金屬離子的捕獲能力，尤其是對低價(jià)態(tài)重金屬離子的捕獲能力，則既能減少濾料的消耗，提高活性炭使用壽命，還可以降低鐵屑的添加量，減少鐵碳反應(yīng)帶來的污泥處理費(fèi)。