重金屬?gòu)U水是指礦冶、機(jī)械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排出的含重金屬的廢水。重金屬（如含鎘、鎳、汞、鋅等）廢水是對(duì)人類健康和環(huán)境污染危害最大的工業(yè)廢水之一。
常見的重金屬?gòu)U水的成分及其危害
鉻：一種強(qiáng)氧化劑，具有強(qiáng)致癌變、致畸變、致突變作用，可以誘發(fā)肺癌和鼻咽癌，此外，鉻還對(duì)皮膚黏膜有刺激作用，可以引起皮炎、濕疹、氣管炎和鼻炎。
鎘：一種有毒物質(zhì)，進(jìn)人人體后的鎘主要分布于胃、肝、胰腺和甲狀腺內(nèi)，其次是膽囊和骨骼中，尤其對(duì)腎臟損害最為明顯，還可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和軟化。
砷：一種致癌物，大量的流行病學(xué)調(diào)査研究顯示，隨著飲用水中無(wú)機(jī)砷攝入量的增加，皮膚癌、肺癌和膀胱癌等癌癥發(fā)生的危險(xiǎn)性明顯增高。
汞：是一種劇毒物質(zhì)，可以在人體內(nèi)蓄積，而且容易被皮膚、呼吸和消化道吸收，能破壞中樞神經(jīng)組織，能引起人體消化道、口腔、腎臟、肝等損害。
鉛：主要以粉塵或煙霧的形式通過(guò)呼吸道或消化道進(jìn)入人體，鉛及其化合物對(duì)人體的毒性影響主要是損害造血和心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟。
鋅：一種毒性較小的污染物，只有當(dāng)鋅離子濃度比較高時(shí)，才表現(xiàn)出毒性作用。誤食過(guò)量的鋅會(huì)起急性腸胃炎癥狀， 如惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉、頭暈、周身乏力等。
鎳：一種有毒物，鎳化合物對(duì)皮膚黏膜和呼吸道有刺激作用，可能引起皮炎、氣管炎、肺炎等疾病。
銀：人體組織內(nèi)微量元素之一，但是，當(dāng)銀在皮膚組織中沉積，會(huì)導(dǎo)致銀質(zhì)沉著病對(duì)眼睛及其呼吸道都有著傷害，也可能伴有支氣管炎。
銅：人體組織必須的元素，一旦攝入過(guò)量，會(huì)刺激消化系統(tǒng)，引起腹痛、嘔吐，甚至威爾遜氏癥。
重金屬?gòu)U水的成份和危害還有很多，小編就不一一舉例了，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，重金屬?gòu)U水的數(shù)量也在快速增加，對(duì)自然環(huán)境和人體健康造成了很大的危害。如何有效處理水體中過(guò)量的重金屬，減少對(duì)人類的危害，是所有有良知的機(jī)構(gòu)與企業(yè)關(guān)注的重中之重。
處理重金屬?gòu)U水，見招拆招，對(duì)癥下藥
1.化學(xué)沉淀法
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。
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。
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。
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)。
5）鋇鹽沉淀法：鋇鹽沉淀法是利用置換反應(yīng)原理，用碳酸鋇，氯化鋇等鋇鹽與廢水中的重金屬離子反應(yīng)，形成溶解度小的鋇鹽使其沉淀下來(lái)，再利用石膏過(guò)濾，將殘余的鋇離子去除。
6）鐵氧體法：鐵氧體法是日本電氣公司(NEC)研究出的一種從廢水中去除重金屬離子的新方法。做法是在含重金屬離子的廢水中加入鐵鹽，利用共沉法從廢水中制取鐵氧體粉末。
2.物理處理法
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。
2)樹脂吸附法：環(huán)保是樹脂吸附法的一個(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。
3)膜分離法：膜分離技術(shù)是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改變?nèi)芤褐谢瘜W(xué)形態(tài)的基礎(chǔ)上，將溶劑和溶質(zhì)進(jìn)行分離或濃縮的方法，包括電滲析和隔膜電解。
4)離子交換法：用離子交換樹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。
3.電化學(xué)處理技術(shù)
1）電解法：電解法主要原理，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。
2）電沉積法：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。
4.生物處理法
1）生物吸附法：：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。
2）生物絮凝法：生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物，進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。
3）植物修復(fù)法：植物修復(fù)法是指利用高等植物通過(guò)吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量，以達(dá)到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目的。
所謂對(duì)癥下藥，就是需要依據(jù)核心污染要素提供針對(duì)性的解決方案。以上這些技術(shù)如今已經(jīng)成為重金屬?gòu)U水處理的主要方式，針對(duì)不同類別的污染源可以考慮不同的方式解決。我國(guó)的人均水資源極度匱乏，在國(guó)家大力倡導(dǎo)全民節(jié)水、工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排的大背景下，面對(duì)“水”這一極為珍貴的的戰(zhàn)略資源和民生所需，解決水污染問(wèn)題并不能依靠單一的解決方法
1 現(xiàn)狀
近年來(lái)，隨著工業(yè)化進(jìn)程加快，大量含有重金屬的工業(yè)廢水和城市生活污水排放到環(huán)境中，對(duì)大氣、土壤和水環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。重金屬?gòu)U水主要含有砷、汞，鉛、銅、鋅、鉻、鎳等元素，大多數(shù)來(lái)源于電鍍、冶金、礦山、石油化工等行業(yè)，重金屬?gòu)U水具有毒性強(qiáng)、持久性，不可降解性等特點(diǎn)，這些重金屬在水體中可通過(guò)食物鏈影響動(dòng)植物生長(zhǎng)最終威脅人類健康。水體重金屬污染已成為當(dāng)今主要的環(huán)境問(wèn)題之一，因此如何無(wú)害化處理好重金屬?gòu)U水已是當(dāng)前的亟待解決的工作，現(xiàn)階段無(wú)害化處理重金屬?gòu)U水的方法可分為三類：物理法，包括膜分離法、吸附法、溶劑萃取法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法等；化學(xué)法，包括化學(xué)沉淀法、電化學(xué)法；生物法，包括生物修復(fù)法、生物絮凝法、生物吸附法。
2 重金屬?gòu)U水處理方法
2.1 物理法
2.1.1 膜分離法
膜分離技術(shù)使用一種特殊的半透膜，在外界壓力作用下，不改變?nèi)芤夯瘜W(xué)形使溶液中一種溶質(zhì)貨溶劑滲透出來(lái)，從而達(dá)到分離的目的。根據(jù)膜的不同，可以分為電滲析、反滲析、液膜、超濾等。目前反滲透和超濾膜在電鍍廢水中已廣泛應(yīng)用。
液膜分離技術(shù)是將萃取和膜過(guò)程結(jié)合的一種高效分離技術(shù)，萃取與反萃取同時(shí)進(jìn)行，是分離和濃縮金屬離子的有效方法。其中支撐液膜在處理重金屬?gòu)U水，提取稀有、貴重金屬離子，如提取鉑、鎵、銦等[1,2]方面具有低耗能、低成本等、效率高等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。將膜技術(shù)與其他技術(shù)工藝有機(jī)結(jié)合起來(lái)處理重金屬?gòu)U水將是未來(lái)發(fā)展方向。某蓄電池材料有限公司主要從事廢舊鉛酸蓄電池的回收和鉛基合金、電解鉛的生產(chǎn)，其廢水處理系統(tǒng)采用混凝沉淀/膜處理組合工藝，進(jìn)一步確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。半年多的實(shí)際運(yùn)行表明，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)了回用（回用率）70%）[3] 。
2.1.2 吸附法
吸附法是利用吸附劑吸附廢水中重金屬的一種方法，其中吸附法被認(rèn)為是去除痕量重金屬有效的方法。常用的吸附劑有活性炭、沸石、硅藻土、凹凸棒石、二氧化硅、天然高分子及離子交換樹脂等。其中天然沸石吸附能力最強(qiáng)，也是最早用于重金屬?gòu)U水處理的礦物材料[4]。
納米Fe0是一種有效的脫鹵還原的納米材料。與常規(guī)的顆粒鐵粉相比, 納米Fe0顆粒有粒徑小、易分散、比表面積大, 表面吸附能力強(qiáng), 反應(yīng)活性強(qiáng), 還原效率和還原速度遠(yuǎn)高于普通鐵粉的特點(diǎn)[5]。納米Fe0除了可以高效還原有機(jī)氯代物以外,其對(duì)Cr6+、Pb2+和As3+等多種重金屬同樣表現(xiàn)出良好的處理效果[6]。
負(fù)載型納米Fe0主要是利用負(fù)載物（如：聚合物、硅膠、沙子和表面活性劑等）在固液表面的吸附作用, 能在顆粒表面形成一層分子膜阻礙顆粒間相互接觸, 同時(shí)增大了顆粒之間的距離,使顆粒之間接觸不再緊密。與普通納米Fe0相比，負(fù)載型納米Fe0不僅對(duì)水體中的重金屬和有機(jī)污染物有更高的去除效率, 而且其重復(fù)利用性和穩(wěn)定性也優(yōu)于一般納米Fe0。Ponder[7]等利用聚合松香負(fù)載納米Fe0去除水中的C r6+和Pb2+ , 結(jié)果表明, 負(fù)載型納米Fe0 的去除率不僅比投加量高3.5倍的普通鐵粉高近5倍, 而且也略高于無(wú)負(fù)載納米Fe0的去除率。
凹凸棒石又稱坡縷石,是一種2：1(TOT)型層鏈狀海泡石族的含水富鎂、鋁的硅酸鹽粘土礦物，其晶體化學(xué)式： Mg5(H2O)4[Si4O10]2(OH)2, 它比表面積大、吸附性能良好、來(lái)源廣、成本低、儲(chǔ)量豐富,但是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用凹凸棒石吸附處理重金屬?gòu)U水還處在研究階段，凹凸棒石粘土吸附金屬離子的種類有待擴(kuò)寬。黃德榮等[8]用吸附混凝法，將凹凸棒石粘土和混凝劑連用治理含鋅電鍍廢水，Zn2+的去除率高達(dá)99.8％以上。同時(shí)，凹凸棒石粘土含有大量的結(jié)構(gòu)羥基，如Si-OH、Mg-OH和A1-OH等。由于其結(jié)構(gòu)中存在著A13+對(duì)Si4+及A13+，F(xiàn)e2+對(duì)Mg2+等類質(zhì)同晶置換現(xiàn)象[9，10，11-13]，故晶體中含有不定量的Na+，ca2+，F(xiàn)e3+和A13+等，各種離子替代的綜合結(jié)果是凹凸棒石常常帶少量的永久性的負(fù)電荷，因此凹凸棒石具有很強(qiáng)的物理和化學(xué)吸附能力 [14，15]。
離子交換樹脂法是一種應(yīng)用廣泛的方法，樹脂中含有的氨基、羥基等活性基團(tuán)可以與重金屬離子進(jìn)行螯合、交換反應(yīng)，從而去除廢水中重金屬離子的方法，同時(shí)還可以用于濃縮和回收溶液中痕量的重金屬，其優(yōu)點(diǎn)是樹脂具有可逆性，可通過(guò)再生重復(fù)使用，且交換選擇性好，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。因此研究和選擇成本低、選擇性高、交換容量大、吸附-解吸過(guò)程可逆性好的離子交換樹脂，對(duì)于處理重金屬?gòu)U水有著重要意義[16]。
2.2 化學(xué)法
2.2.1 化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法是指向重金屬?gòu)U水中投放藥劑，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使溶解狀態(tài)的重金屬生成沉淀而去除的方法。包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法等。中和沉淀法應(yīng)用比較廣泛，向重金屬?gòu)U水中投放藥劑（如石灰石）使廢水中重金屬形成沉淀而去除。化學(xué)沉淀法處理重金屬?gòu)U水具有工藝簡(jiǎn)單、去除范圍廣、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，是目前應(yīng)用最為廣泛的處理重金屬?gòu)U水的方法。
2.2.2 電化學(xué)法
電化學(xué)法是應(yīng)用電解的基本原理，使廢水中重金屬離子在陽(yáng)極和陰極上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使重金屬富集，從而去除廢水中重金屬，并且可以回收利用。
高壓脈沖電凝法（HVES）是采用高電壓小電流，系運(yùn)用電化學(xué)原理，將電能轉(zhuǎn)為化學(xué)能，對(duì)廢水中有機(jī)或無(wú)機(jī)物進(jìn)行氧化還原、中和反應(yīng)。通過(guò)凝聚、沉淀、浮除將污染物從水體中分離，從而有效地去除廢水中的Cr6＋、Ni2＋、Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋、CN-、油、磷酸鹽以及COD、SS與色度。該方法操作方便、反應(yīng)迅速，可去除的污染物廣泛、無(wú)二次污染、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在國(guó)外，電化學(xué)技術(shù)被稱為“環(huán)境友好技術(shù)”。李宇慶[17等采用高壓脈沖電凝－Fenton 氧化工藝處理制藥廢水，研究表明在PH值為4左右、極板間距為20mm電流強(qiáng)度為10A、高壓脈沖電凝反應(yīng)時(shí)間為45min、H202投加量為4mL/L、Fenton氧化時(shí)間為60min時(shí)，對(duì)CODCr去除率為為36.5％～39.2％，廢水m（BOD5）/m（CODCr）從0.13提高到0.37，可生化性大大提高，為后續(xù)處理達(dá)標(biāo)排放奠定了基礎(chǔ)。
微電解—生物法是利用廢鐵屑對(duì)電鍍廢水進(jìn)行預(yù)處理，使大部分的Cr6+在較短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為Cr3+，同時(shí)使廢水的pH上升2～3，然后將廢水加入到生物反應(yīng)器中通過(guò)生物作用將廢水中剩余的重金屬離子去除，達(dá)到凈化電鍍廢水的目的。通過(guò)與生物法的結(jié)合，提高了此種技術(shù)對(duì)廢水凈化的效率。該方法結(jié)合了氧化還原、絮凝、吸附作用，協(xié)同性強(qiáng)、綜合效果好、操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行費(fèi)用低。但是，由于電解裝置經(jīng)一段時(shí)間的運(yùn)行后，會(huì)大大降低了處理效果，必須開發(fā)新型的處理裝置以彌補(bǔ)這一缺陷；另外在運(yùn)行過(guò)程中表面沉積物易于使電極產(chǎn)生鈍化，降低處理效果，因此，操作條件的優(yōu)化和各種助劑、催化劑的研制、選用、配比很重要。針對(duì)目前微電解法存在的問(wèn)題以及工程應(yīng)用的要求，可以將微電解法和化學(xué)法、生物法以及其它方法結(jié)合起來(lái)，充分利用各種方法的優(yōu)點(diǎn)，研究出新型的工藝，來(lái)解決實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所存在的問(wèn)題。
電去離子技術(shù)(EDI,electrodeionization)，是將離子交換樹脂填充在電滲析器的淡水室中從而將離子交換與電滲析進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在直流電場(chǎng)作用下同時(shí)實(shí)現(xiàn)離子的深度脫除與濃縮，以及樹脂連續(xù)電再生的新型復(fù)合分離過(guò)程。該方法既保留了電滲析連續(xù)除鹽和離子交換樹脂深度除鹽的優(yōu)點(diǎn)，又克服了電滲析濃差極化所造成的不良影響，且避免了離子交換樹脂酸堿再生所造成的環(huán)境污染。所以，無(wú)論從技術(shù)角度還是運(yùn)行成本來(lái)看，EDI都比電滲析或離子交換更高效。但同時(shí)處理過(guò)程中也不同程度存在膜堆適用性差，過(guò)程運(yùn)行不夠穩(wěn)定，易形成金屬氫氧化物沉淀等問(wèn)題。隨著研究的不斷深入，上述問(wèn)題將逐步解決，EDI也將成為一種很有發(fā)展?jié)摿Φ闹亟饘購(gòu)U水處理技術(shù)。
2.3 生物法
2.3.1 植物修復(fù)法
植物修復(fù)法是指利用高等植物通過(guò)吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量,以達(dá)到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目的。該方法實(shí)施較簡(jiǎn)便、成本較低和對(duì)環(huán)境擾動(dòng)少。但是治理效率較低,不能治理重度污染的土壤和水體。Rai等[18]和Dwivedi等[19]調(diào)查發(fā)現(xiàn)水蕹(Ipomea aquqtica)是一種很好的蓄積植物，該植物最大可以蓄積Cu:62,Mo:5，Cr:13，Cd:11,As:0.05μg/g DW。Bareen和khilji研究表明，長(zhǎng)苞香蒲90d后也可以去除底泥中42％Cr，38％Cu和36％Zn[20]。
2.3.2 生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。目前已開發(fā)出具有絮凝作用的微生物有細(xì)菌、霉菌、放線菌、酵母菌和藻類等共17個(gè)品種，而對(duì)重金屬有絮凝作用的只有12個(gè)，陳天[21]等從多種微生物中提取殼聚糖為絮凝劑回收水中Pb2+、Cr3+、Cu2+等重金屬離子。在離子濃度是100mg/L的200mL廢水中加入10mg殼聚糖，處理后Cr3+、Cu2+濃度都小于0.1mg/L，Pb2+濃度小于1mg/L，處理效果十分明顯。
2.3.3 生物吸附法
生物吸附法是利用生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來(lái)吸附溶于水中的金屬離子,再通過(guò)固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。該方法在低濃度下,選擇吸附重金屬能力強(qiáng)，處理效率高，操作的pH值和溫度范圍寬，易于分離回收重金屬，成本低等特點(diǎn)。同時(shí)還可從工業(yè)發(fā)酵工廠及廢水處理廠中排放出大量的微生物菌體,用于重金屬的吸附處理。蔣新宇[22]等用毛木耳(Auricularia polytricha)子實(shí)體為生物吸附材料,通過(guò)對(duì)起始pH值、反應(yīng)時(shí)間、重金屬濃度這3個(gè)因素對(duì)毛木耳子實(shí)體吸附Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的研究，結(jié)果表明最適起始pH值為5，PH值是影響毛木耳子實(shí)體吸附重金屬離子的主要因素。其中在10 mg/L 重金屬濃度下，毛木耳子實(shí)體對(duì)Cd2+ 、Cu2+ 、Pb2+ 、Zn2+的最大吸附率分別為94.12%、96.22%、99.94%、99.19%,在吸附達(dá)到平衡以前,毛木耳子實(shí)體對(duì)Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+最大平衡吸附量分別為10.09、8.36、23.57和3.64 mg/g,而對(duì)Pb2+的吸附量最大。因此毛木耳子實(shí)體是很有發(fā)展?jié)摿Φ闹亟饘購(gòu)U水處理技術(shù)。
3 展望
上述各種處理重金屬?gòu)U水的方法有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題，為了滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，對(duì)于研發(fā)新技術(shù)勢(shì)在必行。重金屬?gòu)U水水質(zhì)復(fù)雜，金屬種類繁多，加強(qiáng)各種處理技術(shù)的綜合應(yīng)用，將處理后的重金屬充分回收、廢水回用，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益相統(tǒng)一，將是今后重金屬?gòu)U水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
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