浅谈有关重金属废水处理的研究进展

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【摘 要】本文综述了重金属废水处理技术研究现状，介绍了微生物絮凝法、生物吸附法和植物整治技术的研究现状及应用前景，指出生物化学法处理重金属废水是一种长期、高效、经济、可靠的方法。

【关键词】重金属；处理；研究现状

一、化学法

（1）中和沉淀法。在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离.中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明，在操作中需要注意以下几点：一是中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放；二是废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn，Pb，Sn，Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向；三是废水中有些阴离子，有可能与重金属形成络合物，因此在中和之前需经过预处理；四是有些颗粒小，不易沉淀，则加入絮凝剂辅助沉淀生成。（2）硫化物沉淀法。加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀除去的方法。与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，而且反应的pH值在7～9之间。处理后的废水一般不用中和。硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。（3）化学还原法。利用重金属的多种价态，在废水中加入一定的氧化剂或还原剂，使重金属获得人们所需价态的方法。在实际操作中，应当考虑选择适当的氧化剂或还原剂，使生成物低毒或无毒，避免二次污染；同时价格便宜，易于取得；反应所需的pH不必太高或太低。目前化学氧化还原法一般用作废水处理的预处理方法使用。

二、物理化学法

（1）溶剂萃取法。溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液液接触，可连续操作，分离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在，这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性，然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。（2）膜分离技术。膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，在不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，包括隔膜电解和电渗析。电渗析是在直流电场作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法，实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。

三、生物化学法

（1）生物絮凝法。利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是由微生物自身产生的、具有高效絮凝作用的天然高分子物质，它的主要成分是糖蛋白、豁多糖、纤维素、蛋白质和核酸等一般来讲，分子量越大，絮凝活性越高，线性结构的大分子絮凝效果较好，而支链或交联结构的大分子絮凝效果较差；处于培养后期凝剂产生菌，细胞表面疏水性增强，产生的絮凝剂活性也越高.对微生物絮凝剂引起絮凝的机理目前较为普遍接受的是“架桥作用”。该机理认为絮凝剂大分子表面具有较高电荷或较强的亲水性和疏水性，能与颗粒通过离子键、氢键和范得华力同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生“架桥”现象，形成一种网状三维结构而沉淀下来，从而表现出絮凝能力。（2）生物吸附法。生物体借助化学作用吸附金属离子称为生物吸附。凡具有从溶液中分离金属能力的生物体或生物体制备的衍生物称为生物吸附剂。生物吸附剂吸附机理十分复杂，按是否消耗能量可分为活细胞吸附和死细胞吸附。赵玲等用海洋赤潮生物原甲藻的活体和死体对Cu2+，Pb2+，Ni2+，Zn2+，Ag+，Cd2+的吸附能力进行研究，实验证明，金属离子混合液经原甲藻吸附30min后，各离子的浓度显著下降且达到平衡。原甲藻的活体和死体对这6种金属离子具有相似的吸附能力，藻体对Pb2+的富集作用最大，对Zn2+，Cd2+富集作用较小。菌体对金属的吸附能力也绝不比藻类差。李明春等利用活性和非活性假丝酵母菌。对Cu2+，Cd2+，Ni2+的吸附能力进行研究，实验表明，30min时吸附量已达到总吸附量的90％以上.在实际吸附过程中，活体吸附并不因为有能量代谢系统的参与而比死体吸附的吸附量大。微生物对重金属的吸附机理取决于许多物理、化学因素，如光、温度、pH值、重金属浓度及化学形态、其他离子、鳌合剂的存在和吸附剂的预处理等。Ting等对酵母吸附Cd2+，Zn2+的性能进行了对比研究，发现经过预处理（加酸煮沸、加碱煮沸、高压蒸汽、甲醛浸泡）的酵母细胞的吸附能力增强。Matheickal等发现Durvillaea Potaorum经过预处理（CaCl2溶液浸泡后加热干燥），对Cd2+的吸附大大提高，达到了1.12mmol/g，远高于其他一些吸附剂的吸附量（小于0.6mmol/g）。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，目前已经被广泛应用。

综上所述，虽然化学法、物理化学法、生物化学法都可以处理废水中重金属，但通过生物化学法处理重金属废水，成本低，效益高，容易管理，不给环境造成二次污染，有利于生态环境的改善。虽然生物化学方法治理污染也有一定的局限性，但由于其显著优点，使得生物化学法的研究和发展仍有广阔前景。