六價鉻(Cr??)是電鍍、制革、印染等行業(yè)排放廢水中的典型污染物，具有強(qiáng)致癌性和高毒性。傳統(tǒng)活性炭雖能吸附Cr??，但存在吸附容量低（普通活性炭對50mg/L Cr??吸附率僅68.11%）和選擇性差的問題。硝酸鐵改性技術(shù)通過改變活性炭表面特性，可顯著提升吸附性能，在pH=4條件下對Cr??的去除率可達(dá)98.7%。

改性工藝與材料特性

改性制備流程

預(yù)處理：將10g活性炭加入100mL 0.2mol/L硝酸鐵溶液，90℃恒溫水浴振蕩5h

后處理：蒸餾水沖洗至中性，110℃烘干后150℃烘焙5h

表征結(jié)果：改性后活性炭(Fe-GAC)比表面積增加23%，表面含氧官能團(tuán)數(shù)量提升40%

關(guān)鍵性能提升

吸附選擇性：在pH=2-6范圍內(nèi)，F(xiàn)e-GAC對HCrO??的靜電吸附能力增強(qiáng)

穩(wěn)定性：改性后活性炭可重復(fù)使用5次以上，吸附率保持初始值的85%

溫度適應(yīng)性：45℃時吸附量較25℃提高24.5%，適合處理高溫工業(yè)廢水

吸附工藝參數(shù)優(yōu)化

操作條件影響

時間效應(yīng)：1.5h內(nèi)吸附速率最快（Fe-GAC吸附率從7.3%增至35.8%），4h后趨于平衡

pH控制：pH=2時吸附率最高（92.9%），pH>6時急劇下降至20%以下

投加量：對50mL 50mg/L Cr??廢水，最佳投加量為0.3g（吸附率>97%）

工程應(yīng)用參數(shù)

經(jīng)濟(jì)劑量：5g/L投加量時，F(xiàn)e-GAC去除率73.03%，較普通活性炭提高7.62%

溫度范圍：推薦操作溫度45-60℃，此時化學(xué)吸附占主導(dǎo)

配套工藝：建議前置pH調(diào)節(jié)池（控制pH=2-4）和后置污泥濃縮池

技術(shù)優(yōu)勢與工程案例

比較優(yōu)勢分析

效率提升：相同條件下Fe-GAC吸附量比普通活性炭高30-50%

成本效益：噸水處理成本降低40%，投資回收期2-3年（考慮污泥減量收益）

穩(wěn)定性：抗水質(zhì)波動能力強(qiáng)，Cr??濃度變化±30%時仍保持85%以上去除率

典型應(yīng)用案例

河南某電鍍廠采用"調(diào)節(jié)池→Fe-GAC吸附→中和沉淀"工藝處理含鉻廢水（200m3/d）：

進(jìn)水水質(zhì)：Cr?? 45-60mg/L，pH=1.8-2.5

運(yùn)行效果：出水Cr??<0.5mg/L，年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約18萬元

副產(chǎn)品：回收鉻污泥純度達(dá)92%，可作為化工原料回用

技術(shù)局限與發(fā)展方向

當(dāng)前局限性

pH依賴：需嚴(yán)格控制在酸性條件，增加調(diào)節(jié)成本

競爭吸附：廢水中Zn2?、Cu2?等共存離子會降低10-15%吸附效率

再生損耗：每次再生約損失5-8%吸附容量

未來改進(jìn)趨勢

復(fù)合改性：開發(fā)硝酸鐵-有機(jī)酸雙重改性活性炭，拓寬pH適用范圍

模塊化設(shè)計：集成pH調(diào)節(jié)-吸附-再生單元，減少占地面積30%

智能控制：基于物聯(lián)網(wǎng)的pH/ORP在線調(diào)控系統(tǒng)，降低藥劑消耗20%

該技術(shù)已在國內(nèi)20余家電鍍企業(yè)應(yīng)用，實踐證明其對高濃度含鉻廢水（Cr??<100mg/L）具有處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定和資源回收率高的特點(diǎn)，是當(dāng)前重金屬廢水處理的優(yōu)選技術(shù)之一。