導(dǎo)語：重金屬廢水處理技術(shù)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:本文介紹了水體中重金屬廢水的處理的方法，其中主要方法有化學(xué)沉淀法、電解法、離子交換法、膜分離法和吸附法等。分析各種方法在應(yīng)用中的優(yōu)勢和不足，為今后重金屬廢水處理提供參考和思路。

關(guān)鍵詞:重金屬;廢水;處理;技術(shù)

近年來，隨著我國工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大量的含重金屬的工業(yè)廢水在未經(jīng)任何處理的情況下直接排入到江河中，使得水環(huán)境中重金屬的含量急劇升高，對生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定以及人類的生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重的威脅［1］。重金屬污染物因其在自然界中難降解，且對環(huán)境破壞性大等特性，在世界范圍內(nèi)都造成了嚴(yán)重環(huán)境污染問題［2］。目前水體中重金屬污染主要的來源是礦山、金屬冶煉、陶瓷、紙漿、電鍍、油漆、醫(yī)藥以及電池制造等行業(yè)［3］，據(jù)有關(guān)部門估算，現(xiàn)在全球每年向自然環(huán)境排放的有毒重金屬污染物達(dá)到了數(shù)百萬噸，其中鉛排放量大約為34．6萬噸，鎳排放量大約為38．1萬噸，砷排放量大約為12．5萬噸，銅排放量大約為14．7萬噸，并且這些數(shù)字都是呈逐年上升的趨勢［4］。重金屬離子污染物由于其不可生物降解特性，且大量的重金屬污染物被排入到江河、湖泊之后，被水體中的水生動植物以及土壤等吸收，重金屬離子在生物體內(nèi)富集積累，不斷的增多，參與生物循環(huán)，經(jīng)過生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈的傳遞直接或間接地影響并危害到人類的身體健康［5］。此外，重金屬污染物在低濃度條件下也具有較強(qiáng)毒性，在微生物作用下，甚至?xí)D(zhuǎn)化成毒性更強(qiáng)的其他價態(tài)。因此，對這些重金屬污染進(jìn)行有效的防控和綜合的治理已是亟待解決的問題。鉛離子在自然界中可以通過食物鏈的傳遞或直接攝入的方式進(jìn)入人體中，破壞人體中組織器官，尤其是對人體腎臟和免疫系統(tǒng)的造成很大的損害。過量的攝入金屬鉛會導(dǎo)致人出現(xiàn)眩暈、失眠、偏頭痛、煩躁、抽搐、甚至驚厥等不適的狀況［6］。

1處理技術(shù)

1．1化學(xué)沉淀法。化學(xué)沉淀法是目前應(yīng)用最廣泛、運(yùn)行最成熟的處理重金屬廢水的方法，該方法因其實(shí)際操作簡單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)而在重金屬廢水處理工藝中得到廣泛的使用［7－8］。而化學(xué)沉淀法主要可以分為中和沉淀法、硫化物沉淀法以及鐵氧體法，其中以中和沉淀法的優(yōu)點(diǎn)最為明顯，應(yīng)用也是最為廣泛。中和沉淀法:該法的作用機(jī)理是向含重金屬的廢水中投加一定量堿性物質(zhì)(如氧化鎂、燒堿和碳酸鈣等)，來調(diào)節(jié)廢水中的pH值，達(dá)到堿性條件，使廢水中的重金屬離子通過形成氫氧化物或者碳酸鹽等物質(zhì)而沉淀下來，從而達(dá)到去除重金屬污染物的目的。中和沉淀法因?yàn)槠渚唧w操作比較簡單，堿性中和劑來源廣泛易得，自動化程度高，并且去除重金屬離子種類較多等優(yōu)點(diǎn)，因而被較為廣泛的用于處理含重金屬的廢水。張更宇等［9］采用氫氧化鈣作為堿性中和劑，來處理含重金屬的電鍍廢水，研究結(jié)果表明，在pH值為8、溫度為20℃時，向50ml的廢液中投加1．85g氫氧化鈣，反應(yīng)1h后，發(fā)現(xiàn)該法對鋅、錳、鎳三種重金屬的去除率分別為99．8%、99．5%和99．7%。但是中和沉淀法在實(shí)際應(yīng)用中也存在著一些不足的地方，比如在反應(yīng)過程中會生成廢渣，含水率高，難以脫水，pH對沉淀影響較大，容易造成二次污染等問題。硫化物沉淀法:是指向含重金屬廢水中投加硫化物從而使重金屬污染物從溶液中析出并沉淀下來，達(dá)到去除重金屬污染物的目的。沉淀法中常見的硫化物沉淀劑主要為有硫氫化鈉和硫化鈉［10］。硫化物沉淀法與中和沉淀法相比較，該法對金屬廢水有著更好的去除效果。一些研究學(xué)者［11］用NaHSO3作為沉淀劑處理含鉻的重金屬廢水，研究結(jié)果表明，在酸性條件下有利于沉淀劑的應(yīng)用，在pH為2時，對含鉻的重金屬廢水的去除率超過99．32%，出水水質(zhì)也符合排放標(biāo)準(zhǔn)。但是金屬硫化物沉淀法也存在著一些缺陷，比如金屬硫化物的顆粒半徑很小，在水中容易發(fā)生團(tuán)聚和凝膠現(xiàn)象，因此采用金屬硫化物沉淀法來處理重金屬廢水需要考慮到后續(xù)廢水的固液分離的問題。1．2電解法。電解法的作用機(jī)理是讓重金屬廢水中的金屬離子在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，使得廢水中的重金屬離子在電極上富集，從達(dá)到去除廢水中重金屬離子的目的。電解法不僅能夠有效的降解重金屬廢水，且重金屬離子在電極材料的表面富集，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)某些貴重金屬的回收利用。而電解法在重金屬廢水的處理中具有操作簡單，反應(yīng)設(shè)備簡單、造價低和占地面積較少等優(yōu)點(diǎn)。王湖坤等［12］采用鐵屑－活性炭微電解法處理含鉻重金屬廢水，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在pH為0．5，M(鐵屑):M(活性炭)為10:1，室溫25℃，反應(yīng)時間為60min時，該方法對含鉻的重金屬廢水的去除率達(dá)到了97．92%，比單獨(dú)的鐵屑處理重金屬鉻效果要好很多。但電解法在處理重金屬廢水中也存在著一些缺點(diǎn)，比如說廢水處理的量較小、反應(yīng)過程中耗電量比較大和出水水質(zhì)較差等缺點(diǎn)。1．3離子交換法。離子交換法的作用機(jī)理主要是通過離子交換樹脂上的活性基團(tuán)(如氨基和羥基等)與含重金屬廢水中的金屬離子發(fā)生反應(yīng)，而離子樹脂上的這些活性基團(tuán)與重金屬離子的反應(yīng)主要是形成離子交換對或者二者間的鰲合作用來達(dá)到去除廢水中的重金屬離子的目的［13］。和硫化物沉淀法處理重金屬廢水相比較，離子交換法在處理廢水的過程中產(chǎn)生的廢渣量只占硫化物沉淀法產(chǎn)生殘?jiān)康?0%。因此對于該方法而言，能夠大大的減少處理固體廢棄物的處置費(fèi)用，節(jié)約成本。Zarrabi等［14］采用強(qiáng)堿陰離子交換劑來處理含磷的重金屬廢水，研究結(jié)果表明，該交換樹脂對磷的最大吸附量可達(dá)66．22mg/g，明顯高于其他文獻(xiàn)中對磷的的吸附量，并且其吸附擬合模型符合二級動力學(xué)模型，樹脂交換過程中的控制步驟主要為膜擴(kuò)散。離子交換法作為污水處理行業(yè)中一種重要的處理工藝，該方法具有操作簡單、容易再生、處理的水量較大、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)［15－18］。但是該法對于重金屬含量很高的廢水以及污染物濃度波動比較大廢水處理效果不好。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，離子交換法一般用于處理重金屬濃度較低的、水質(zhì)波動性比較小的廢水。1．4膜過濾法。膜過濾法也叫膜分離法，是污水處理工藝中的一種常見的物理分離處理方法。該法的作用機(jī)理主要是利用滲透膜的選擇透過性來截留重金屬廢水中的一些大分子物質(zhì)，將廢水中的溶質(zhì)和溶液分離開來，從而達(dá)到去除水體中重金屬污染物的目的［19］。另膜過濾法根據(jù)膜截留的物質(zhì)粒徑大小以及推動作用力的大小，可細(xì)分為電滲析、微濾、納濾、超濾以及反滲透等處理方法［20］。在這些處理方法中，微濾和超濾法是利用膜之間的壓力差使的廢水中不同大小的分子分離，而納濾法則是利用電荷的不同來分離物質(zhì)，反滲透是通過溶液中的粒徑不同大小來分離物質(zhì)。此外，膜分離技術(shù)具有操作簡單、去除效果好和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此該方法在環(huán)境、化工和電鍍等行業(yè)具有著很廣泛的實(shí)際應(yīng)用。鐘溢健等［21］采用一種凝膠法制備出了QSTFI膜，并考察其對重金屬Cd2+的吸附性能，研究結(jié)果表明，QSTFI膜對廢水中Cd2+的去除率達(dá)到了99%以上。然而這種半透膜在使用過程中容易造成膜污染，需要耗費(fèi)大量的水來清洗，且膜的價格也比較昂貴，應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性較差，因此也限制了膜分離技術(shù)大規(guī)模的應(yīng)用于實(shí)際廢水的處理。1．5吸附法。吸附法的原理是利用吸附劑將廢水中的重金屬離子吸附到吸附劑的表面，在通過沉淀下去，從而達(dá)到去除重金屬污染物的目的［22］。吸附法按吸附機(jī)理來區(qū)分，主要可分為物理吸附作用及化學(xué)吸附作用二種。其中吸附劑的物理吸附主要是依靠吸附劑與重金屬離子之間的相互作用來去除，而化學(xué)吸附是依靠吸附劑表面的一些活性基團(tuán)與廢水中的重金屬離子發(fā)生反應(yīng)而去除的。但是在實(shí)際重金屬廢水的處理過程中，反應(yīng)過程中往往不止存在一種吸附作用，通常是物理吸附和化學(xué)吸附二種吸附作用同時存在，且共同作用的［23］。目前用于重金屬廢水處理的吸附劑有很多，且種類比較多，它們都有著各自獨(dú)特的優(yōu)勢和特點(diǎn)，如常見的活性炭、硅藻土、膨潤土、沸石以及生物質(zhì)吸附劑等物質(zhì)。活性炭在污水處理中一種是使用最早的吸附劑材料，同時也是應(yīng)用范圍最廣的一種物理吸附劑，與其他的一些吸附劑相比，選擇活性炭作為吸附劑材料，有著其他材料無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如活性炭的比表面積較大、材料表面的微孔數(shù)目較多，對重金屬離子和有機(jī)污染物的吸附能力強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)勢［24－25］。近年來，生物質(zhì)吸附法因?yàn)槠洳僮鬟^程簡單、處理過程污泥產(chǎn)生以及對低濃度的重金屬廢水具有很好的去除效果等優(yōu)點(diǎn)，受到了越來越多的國內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注。特別是在廢水處理方面，生物吸附法與其它處理含重金屬廢水的方法相比較，生物吸附法在實(shí)際處理過程中操作簡單，反應(yīng)過程不會造成二次污染，整個過程綠色環(huán)保［26］。因此，采用生物質(zhì)吸附法處理重金屬廢水有著具有很大的的應(yīng)用前景。而生物質(zhì)作材料作為吸附劑的一種，一般是以廉價的或者已經(jīng)廢棄的天然高分子生物質(zhì)及其衍生物來作為吸附劑的。

2結(jié)束語

運(yùn)用單一的技術(shù)難以徹底的去除含重金屬廢水，只有更加深入的研究各個工藝的機(jī)理，改善技術(shù)的缺陷，將其與其它工藝進(jìn)行優(yōu)化組合，取長補(bǔ)短，充分的發(fā)揮各個技術(shù)的優(yōu)勢，是今后研究的主要方向。

作者:鄭海華 徐禮春 單位:江西水利職業(yè)學(xué)