重金屬?gòu)U水處理方法綜述

在環(huán)境與人類健康領(lǐng)域，重金屬主要指汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、砷(As)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈷(Co)、鎳(Ni)等重金屬。他們以不同的形態(tài)存在于環(huán)境之中，并在環(huán)境中遷移、積累。采礦、冶金、化工等行業(yè)是水體中主要的人為污染源。重金屬在食物鏈中的過(guò)量富集會(huì)對(duì)自然環(huán)境和人體健康造成很大的危害。有效處理水體中過(guò)量的重金屬，能夠有效降低食物鏈中各種動(dòng)植物體內(nèi)重金屬的含量，從而減輕對(duì)人類的危害。為此，人們通過(guò)實(shí)踐，提出了一些治理重金屬?gòu)U水的方法。

1重金屬?gòu)U水處理方法進(jìn)展

1.1沉淀法

1.1.1氫氧化物沉淀法

往重金屬?gòu)U水中加入堿性溶液，利用OH-與重金屬離子反應(yīng)生成難溶的金屬氫氧化物沉淀，通過(guò)過(guò)濾予以分離。氫氧化物沉淀法包括分步沉淀法和一次沉淀法兩種。分步沉淀法是分段加入石灰乳，利用不同的金屬氫氧化物在不同的pH值下沉淀析出的特性，依次回收各種金屬氫氧化物。一次沉淀法則是一次性投加石灰乳，使溶液達(dá)到額定的pH值，從而使廢水中的各種重金屬離子同時(shí)以氫氧化物沉淀的形式析出。

1.1.2硫化物沉淀法

將重金屬?gòu)U水pH值調(diào)節(jié)為一定堿性后，再通過(guò)向重金屬?gòu)U水中投加硫化鈉或硫化鉀等硫化物，或者直接通入硫化氫氣體，使重金屬離子同硫離子反應(yīng)生成難溶的金屬硫化物沉淀，然后被過(guò)濾分離。由于金屬硫化物的溶度積比相應(yīng)的金屬氫氧化物的溶度積小得多，因此，硫化物沉淀法比氫氧化物沉淀法具有更多的優(yōu)點(diǎn)，比如沉渣量少，容易脫水，沉渣金屬品位高，有利于金屬的回收?？墒橇蚧锍恋矸ㄒ灿胁蛔阒?，比方說(shuō)硫化物結(jié)晶比較細(xì)小，難以沉降，因而應(yīng)用也不是很廣。

1.1.3還原-沉淀法

這種方法的原理是，用還原劑將重金屬?gòu)U水中的重金屬離子還原為金屬單質(zhì)或者價(jià)態(tài)較低的金屬離子，先將金屬過(guò)濾收集，然后再往處理液中加入石灰乳，使得還原態(tài)的重金屬離子以氫氧化物的形式沉淀收集。銅和汞等的回收可以利用這種方法，該法也常用于含鉻廢水的處理。較常使用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、鐵粉等。

1.1.4絮凝浮選沉淀法

通過(guò)添加絮凝劑使得重金屬?gòu)U水中的小膠體顆粒穩(wěn)定性變差，聚集形成大顆粒膠體物質(zhì)，最終通過(guò)重力作用沉淀下來(lái)。為增大膠體顆粒的尺寸，采用浮選的辦法，用于將不穩(wěn)定的膠體粒子變?yōu)楣滔嘈跄?。這一浮選過(guò)程一般包括兩個(gè)重要的步驟，一是調(diào)節(jié)pH值，二是加入含鐵或鋁鹽的絮凝劑，以克服離子間靜電排斥導(dǎo)致的穩(wěn)定作用。

1.2物理化學(xué)法

1.2.1 吸附法

（1）物理吸附法

活性炭是最早使用的吸附劑，也是目前使用最廣泛的吸附劑。之所以能夠進(jìn)行物理吸附，是因?yàn)榛钚蕴烤哂懈叩谋缺砻娣e以及高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。后來(lái)在此基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了活性炭纖維等衍生物，去除效率高，但價(jià)格比較昂貴。能夠用于物理吸附的材料還有各種礦物質(zhì)以及分子篩等。

（2）樹(shù)脂吸附

環(huán)保是樹(shù)脂吸附法的一個(gè)重要的特點(diǎn)，這種方法能夠分離、純化、回收重金屬，效果顯著。主要是由于樹(shù)脂中含有各種活性基團(tuán)，比較典型的有羥基、羧基、氨基等，能夠與重金屬離子進(jìn)行螯合，因而這些功能性樹(shù)脂材料能有效的吸附重金屬離子。根據(jù)活性基團(tuán)的種類不同，分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。

（3）生物吸附

近些年來(lái)，很多研究者將各種生物（如植物、細(xì)菌、真菌、藻類以及酵母）經(jīng)處理加工成生物吸附劑，用于處理含重金屬?gòu)U水。生物體具有特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及成分特征，而生物吸附法的主要原理，就是利用生物體的這些特性來(lái)吸附溶于水中的重金屬離子。生物吸附法具有幾個(gè)特點(diǎn)：①生物吸附劑可以降解，一般不會(huì)發(fā)生二次污染；②來(lái)源廣泛，容易獲取并且價(jià)格便宜；③生物吸附劑容易解析，能夠有效地回收重金屬。

1.2.2浮選法

往重金屬?gòu)U水中通入氣體產(chǎn)生氣泡，廢水中的膠體顆粒會(huì)附著在氣泡表面，這些膠體粒子可隨氣泡的上浮從而實(shí)現(xiàn)將依附在粒子上的重金屬離子加以分離。該方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)小粒子的去除效果好，操作省時(shí)，費(fèi)用低廉，在一定條件下，既可消除重金屬污染，又可回收金屬，并且還能避開(kāi)某些重金屬氫氧化物或碳酸鹽過(guò)濾困難的問(wèn)題。

1.2.3離子交換法

用離子交換樹(shù)脂把廢水中的重金屬離子交換出來(lái)，從而除去重金屬離子。不過(guò)，離子交換樹(shù)脂價(jià)格昂貴，其再生費(fèi)用也比較高，所以，在廢水處理中使用很少。但對(duì)于少量有回收價(jià)值的有毒金屬來(lái)說(shuō)是個(gè)不錯(cuò)的方法。

1.3電化學(xué)處理技術(shù)

1.3.1電解法

電解法的主要原理，是對(duì)重金屬?gòu)U水進(jìn)行電解時(shí)，重金屬離子在陰極得到電子被還原，這些重金屬要么沉淀在電極表面，要么沉淀到反應(yīng)槽底部，從而起到降低廢水中重金屬含量的效果。

1.3.2電沉積

這種方法的原理是，在傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀方法中，加入電壓，通過(guò)改變?nèi)芤旱碾妱?shì)，促進(jìn)重金屬離子更好地沉淀。電沉積在酸性和堿性廢液中都適用。

1.4生物化學(xué)法

1.4.1生物塘凈化法

該方法的原理，是利用復(fù)合的水生生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同作用，完成對(duì)重金屬污染物的吸收、積累、分解以及凈化作用。

1.4.2植物修復(fù)法

重金屬污染植物修復(fù)，是指利用植物的生命活動(dòng)，提取，吸收并固定被污染水體中的重金屬離子，從而達(dá)到減輕重金屬?gòu)U水危害的目的。

2 重金屬?gòu)U水處理技術(shù)展望

以上所述方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在使用這些方法的時(shí)候需要根據(jù)重金屬?gòu)U水的具體特點(diǎn)進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)。很多時(shí)候，單一的方法往往很難取得較好的效果，同時(shí)使用兩種或者多種方法則可以更好更快地達(dá)到治理重金屬?gòu)U水的目的。所以，將來(lái)在重金屬?gòu)U水處理領(lǐng)域，各種處理方法的復(fù)合應(yīng)用會(huì)收到較好的效果。