重金屬廢水的治理正逐漸成為全球性的問題,本文着重綜述了當前重金屬廢水的處理技術,通過将各種技術進行綜合性應用,成為治理重金屬污染的有效途徑。

　　我國是一個水資源極度短缺的國家,其水資源已經不可避免地影響到國家的生存和穩定。我國當前廢水排放量的60%左右均是由冶煉企業排放的重金屬廢水,一方面廢水中含有的重金屬沒有完全去除,造就資源的浪費,另一方面重金屬由于是一種永久性的污染物,持久性污染、危害性大、已經嚴重威脅到居民的正常生活安全和質量。因此,對重金屬廢水的處理已經成為當前世界環保領域的重大課題。筆者就目前對重金屬廢水處理的技術進行了綜述。

　　1重金屬廢水處理技術

　　1.1物理化學法。

　　當前使用的物理化學法有離子交換法、吸附法、萃取法、反滲透及電滲析法,本論文對其應用較多的是吸附法、離子交換法及反滲透及電滲析法。

　　1.2吸附法。

　　吸附法是利用帶有一定特殊基團的吸附劑對廢水中含有的重金屬進行吸附,從而達到去除金屬的作用。從已經研究和實際應用中,使用最多的吸附劑是活性炭。活性炭是一種球體的吸附劑,比表面積大,吸附容量比較大,但由于其價格高,再生和操作較為頻繁,在一定程度上限制了其應用。

　　因而,很多學者都轉向其他吸附劑上進行研究。周利民等将麥麸作為天然的吸附劑,對水溶液中的重金屬離子進行去除前後的對比,麥麸由于含有大量的纖維素及蛋白質等物質,從而擁有大量的功能基團,可對重金屬進行吸附或絡合等作用。實驗表明麥麸在10分鐘内達到吸附平衡,其對汞、鉛、镉、銅、鉻及鎳的吸附容量分别為70mg/g、63mg/g、21mg/g、15mg/g、9.3mg/g及13mg/g,對這些重金屬離子均有良好的選擇吸附性。此外,橄榄葉、白楊木材鋸末經過研磨後也對含汞、鉛銅、鋅和镉的電鍍廢水均有良好的吸附性能。

　　1.3離子交換法。

　　離子交換法也是一種通過對固體物質上對重金屬進行離子交換,從而将廢水中有害物質進行去除。采用大孔型陰離子交換樹脂對電鍍廢水中鉻的氧化物進行處理,其處理後的廢水能夠進行循環使用;采用氫型強堿性大孔陰離子樹脂對含汞廢水中的二價汞進行離子交換後,經過中和處理後能夠滿足排放标準。該方法去除率較高,但受交換劑品種、性能、成本等因素影響,同時對進入離子交換前的預處理有較高的要求。結合實際運行過程中,該方法常作為工藝處理中一道不可或缺的處理方法。

　　1.4反滲透法和電滲析法。

　　這是一種膜滲透分離重金屬的方法。反滲透法和電滲析法在重金屬廢水處理中均有大規模的應用,其截留的機理主要是篩分機制和靜電排斥,重金屬離子的截留效果與重金屬離子的價态有着密不可分的關系。黃萬撫等對位于福建沿海山區的紫金山礦場廢水進行處理,在經過簡單的預處理後,對其進行反滲透處理。經過處理後的淨化水中的二價銅離子濃度均小于0.5mg/L,從而使其廢水得以淨化,處理效果較明顯。

　　1.5化學法。

　　化學沉澱法是重金屬廢水處理方式中最常用的方法。其主要有中和沉澱法、硫化物沉澱法、鐵氧體沉澱法、鋇鹽沉澱法、氧化還原法、氣浮法及電解法等。

　　中和沉澱法是通過投加中和型的藥劑,使其廢水中的重金屬離子與之結合後能夠形成氫氧化物或碳酸鹽類物質,該類物質溶解度均較小,有利于重金屬物質的沉降。該方法形成的沉渣量較大,容易造成二次污染,因而限制了其廣泛應用;硫化物沉澱法是通過在重金屬廢水中投加硫化鈉、硫化氫等硫化劑等物質,使其重金屬與硫結合後形成硫化物沉澱析出。

　　該方法由于其硫化劑有毒,價格高,容易處理不當時造成二次污染,需處理效果與投加藥劑的劑量及運行控制均有關系;同樣道理,鐵氧體沉澱法、鋇鹽沉澱法等方法也是通過與重金屬形成的鐵氧體晶體、鋇類沉澱物等方式,對其重金屬進行化學沉降的方法來去除重金屬。

　　氣浮法則是通過先将廢水中的重金屬離子析出,在表面活性物質的作用下,使重金屬析出物疏水,通過黏附到上升的氣泡表面,從而得以去除。通常有吸附膠體、沉澱氣浮、泡沫氣浮、離子氣浮等方法。氣浮法雖對重金屬去除有獨特的作用,但是在浮渣和淨化水回用方面仍不能妥善得以解決。

　　氧化還原法是在廢水處理過程中通過加入還原劑,将重金屬價态進行還原,然後進行沉澱的方式。如:廢水中含有Cr6 ,在酸性條件下加入還原劑,沉澱反應前将Cr6 還原為Cr3 ,然後再進行沉澱。該方法産生的化學污泥量小,效果較好,但是處理成本較高。

　　電解法是利用電化學的原理來進行處理廢水,重金屬離子在陰極表面得到電子而被還原為金屬。通常該方法不需要加入很多的藥劑,占地面積小,同時可以得到純金屬。王健康等在使用電解法對含鉛廢水處理,得出在Pb2 在100mg/L時再生效果好,常作為電解的終點。

　　市面上出現的金屬捕捉劑通過與重金屬離子進行結合後,生成穩定且難溶于水的金屬螯合物。徐穎等用PEI處理多種重金屬的廢水,結果表明對鉛、镉、銅及汞離子的去除率均能達到99%以上,且不受pH、共存離子的影響。

　　1.6生物法。

　　由于物理化學法和化學法對藥劑、設備等種種要求,指标容易波動、運行成本較高等原因,而生物法在重金屬去除方面又有相當強的富集和吸附能力,越來越成為未來研究和發展的方向。微生物與重金屬的作用主要包括生物體對金屬的自然吸附、代謝産物對金屬的沉澱作用、生物體内的蛋白與金屬的結合以及重金屬在生物體内酶的作用下的轉化,從而對廢水中的重金屬進行有效的去除。

　　這些微生物以藻類、真菌、細菌等為代表,來源豐富,成本較低、吸附速度較快,同時無毒無害、無二次污染。生物法主要包括生物吸附法、生物沉澱法以及固定化生物法,以微生物與重金屬結合的方式來去除廢水中的重金屬。生物吸附法是通過微生物吸附金屬,金屬離子與其發生配位、螯合、離子交換、物理吸附及微沉澱等作用,然後金屬運送至細胞内;生物沉澱法是利用微生物新陳代謝産物使重金屬離子進行沉澱固定的方法。

　　當前發展較快的是硫酸鹽還原菌在厭氧條件下産生的硫化氫和廢水中的重金屬進行反應生成硫化物沉澱,其重金屬的去除率較高;固定化生物法處理廢水具有生物量高、處理效率高、占地面積小等優點。國外Iqbal等通過将黃孢原毛平革菌與絲瓜瓤固定在一起,對實驗室配置的廢水中的鉛、銅及鋅離子進行吸附,在pH為6.0,吸附1h後,三種重金屬的去除率能分别達到88.2%、68.7%和39.6%。

　　張利等利用發酵工業廢棄的黑根黴菌吸附鉛離子,在pH範圍為3.0-6.5之間吸附能力最強。塗勇等将活性污泥固定化後對重金屬離子進行吸附研究,其pH和底物濃度對吸附性能有較大的影響,而與溫度影響卻不大。

　　2重金屬廢水處理技術展望

　　重金屬廢水是個複雜的混合體系,采用以前的單一處理方法已經較難滿足處理要求,與此同時,日益增加的處理成本及嚴格的指标要求,人們越來越多的将其采用綜合組合工藝,揚長補短,高效、低耗地去除廢水中重金屬離子,同時滿足廢水的回用和重金屬的回收。相信伴随着技術不斷地發展和成熟,最終能夠合理高效穩定地處理重金屬廢水。

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