在電鍍生產過程中，會排放大量含有Ni（Ⅱ）、Cr（Ⅵ）等重金屬離子的電鍍廢水，如果不經處理就直接排放，會對周邊環境及人類健康帶來嚴重危害。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沉淀以及活性炭吸附等〔1, 2〕。其中鐵炭微電解利用化學過程能使Cr（Ⅵ）轉化為Cr（Ⅲ），再利用微電解過程產生的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，為后續污泥處理帶來負擔，且出水中總鐵指標易超標。而普通活性炭由于其吸附速度較慢，且吸附容量相對偏小，難以適應處理復雜水量的工程應用。

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，以進一步去除廢水中殘留重金屬離子和部分COD指標。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，則勢必增加后續炭濾或砂濾的處理負荷。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間變短，導致出水中重金屬離子仍有可能超標。用錳鹽對普通活性炭進行改性，同時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物的捕獲效率。

1 鉻廢水一體化污水處理設備工作原理

當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，其電極反應為：

陽極：Fe0→Fe2++2e-，Fe2+→Fe3++e-

Cr2O72-+6e-+14H+→2Cr3++7H2O

陰極：2H++2e-→2［H］→H2（g）

O2+2H2O+4e-→4OH-

同時，Fe（Ⅱ）與Cr2O72-也會發生如下反應：

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，從而實現對廢水的凈化。活性炭與鐵屑的混合體中活性炭的量處于優勢，因此占據優勢地位的應該是具有特殊表面性質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達的空隙結構，使其具有非常強的吸附能力，包括物理吸附及化學吸附。物理吸附與其表面的空隙結構及比表面積大小密切相關。而化學吸附則與活性炭表面特性（如所帶電荷性質）有關。通常活性炭表面會帶有某些含氧基團如羥基等。這些帶負電荷的基團會使活性炭表面的電荷總體呈現負值，而且含氧基團數量越多，活性炭表面所帶負電荷就越強，對水中帶有正電荷的重金屬離子的吸引力也就越強。對電鍍廢水中的重金屬離子而言，由于Cr（Ⅵ）及Fe（Ⅲ）等高價態離子所帶電荷比對應的低價態離子所帶電荷多，因此活性炭能優先吸附這些高價態的金屬離子，從而實現對電鍍廢水中重金屬離子的凈化。如能對普通活性炭進行改性，鉻廢水一體化污水處理設備增強其對廢水中重金屬離子的捕獲能力，尤其是對低價態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，減少鐵碳反應帶來的污泥處理費。