重金属废水处理及回收的研究进展

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摘要：重金属废水已经成为对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。如不经处理直接排放，必然对环境造成严重污染，而不经回收就排放，则必然造成资源的极大浪费。本文综述了几种重金属废水处理方法并评述了这种方法的优缺点。

关键词：重金属；废水处理；废水回收

【分类号】：TU992.3

1 化学沉淀法

化学沉淀法指向重金属废水中加入药剂通过化学反应使呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的化合物沉淀而去除。包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法和铁氧体共沉淀法等。其中中和沉淀法是应用最广的一种方法，向重金属废水中投加碱中和剂（通常为Ca（OH）2）使废水中的重金属形成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而去除。铁氧体共沉淀法是日本电气公司（NEC）研究出来的一种新技术，是近十年来刚出现的方法。向重金属废水中投加铁盐，通过工艺控制，达到有利于形成铁氧体的条件，使污水中多种重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体晶粒共沉淀，再通过磁力分离等手段，达到去除重金属离子的目的。化学沉淀法是目前发展时间较长，工艺较成熟的方法。去除范围广、效率高、经济简便。但要投加大量化学药剂，并以沉淀物的形式沉淀出来，存在二次污染问题。

2吸附法

吸附法是选择一些比表面积比较大的物质作为吸附剂对废水中的重金属进行吸附。活性炭是使用最早、运用最广泛的吸附剂，比表面积大，处理率高，但价格较贵且使用寿命短，限制了其在重金属废水处理方面的发展。因此，寻找吸附性好，价格低廉的吸附剂成为了近几年的研究热点。目前工业中常采用矿物材料、工农业废弃物以及改性物质等作为吸附剂。沸石是最早应用于重金属废水的矿物材料，架状结构使之具有巨大的比表面积和较强的吸附性。赵启文等采用斜发沸石吸附的方法去锌冶炼废水中的重金属，吸附80min后，Zn2+的去除率为98.52%。一些工业或农业的废弃物由于来源富裕、价格低廉，在近几年也得到广泛的运用。李荣华等用玉米秸秆粉作为吸附剂探讨玉米秸秆对Cr（Ⅵ）的去除规律及最佳条件，实验证明在25℃时去除率可达97.77%。由于这些物质不需要再生，可以直接处理，从而大大降低了处理费用。此外，对传统的吸附材料进行改性，可以增加有效比表面积，提高吸附性能。

3离子交换法

由于重金属废水中的重金属大多以离子状态存在，所以用离子交换法处理能有效地除去和回收废水中的重金属。采用微波辐射促进化学反应技术，引用氧化还原引发体系，可在纤维素上接枝丙烯酸/丙烯酰胺来合成具有特定功能的吸附树脂。研究表明：在最佳的合成工艺条件下，树脂对 Cu2+的吸附率为 99.2%，吸附容量为 49.6 mg/g， 用 8%NH3・H2O 作为淋洗液对树脂洗脱再生，洗脱率在85%以上。大昂吸附树脂重复使用 7 次时，对重金属离子的吸附率仍可保持在 90%以上，具有良好的再生使用寿命。超级吸水树脂 SAPC也可以脱除废水中的重金属离子，SAPC 对 Cr3+，Co2+离子的富集能力强，对Hg2+，Pb2+，Ni2+的富集能力次之。

4膜分离法

膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力作用下，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。膜分离技术包括反渗透、超滤、电渗析、液膜、渗透蒸发等。目前反渗透、超滤膜在电镀废水处理中已得到广泛应用。与其它技术相比，膜技术设备简单，占地面积少，使用范围广，处理效率高，节能并能实现重金属的回收，另外不需加化学试剂，不会造成二次污染。但膜组件昂贵和使用过程中膜的污染和通量下降。随着膜技术在废水领域研究的进一步深入，将膜技术与其它工艺组合起来处理重金属废水，同时发挥各自的长处，取得了较好效果。胶束强化超滤 （Micellar-enhanced ultrafiltration）是最近发展起来的与表面活性剂技术相结合的方法。当表面活性剂浓度超过其临界胶束浓度时，大的两性聚合物胶束形成，溶液经过超滤膜时，吸附有大部分金属离子和有机溶质的胶束被截留，透过液可回用，含重金属的浓缩液则进一步被电解，回收重金属。

5生物法

生物法是通过生物体及其衍生物对水中重金属离子的吸附作用，达到去除重金属的目的。能够吸附重金属及其它污染物的生物体及其衍生物称为生物吸附剂，主要包括细菌、真菌、藻类及一些细胞提取物。与传统的吸附剂相比，生物吸附剂具有以下主要特征（1）适应性广，能在不同 pH、温度及加工过程下操作；（2）选择性高，能从溶液中吸附重金属离子而不受碱金属离子的干扰；（3）金属离子浓度影响小，在低浓度（100mg/L）下都有良好的金属吸附能力；（4） 对有机物耐受性好，有机物污染（≤5000mg/L）不影响对金属离子的吸附；（5）再生能力强、步骤简单，再生后吸附能力无明显降低。生物吸附法为重金属废水的处理提供了一种经济可行的技术，它的原料来源广泛且廉价，可达到以废治废的效果，随着对生物吸附剂研究的不断深入，生物吸附技术应用于重金属废水的净化具有广阔的发展前景。但国内外对于生物吸附的研究处于实验室阶段，且主要集中在影响因素的探讨上，对机理的研究还不透彻。

上述处理重金属废水的各种方法具有很多优点，但也在技术、运行成本、二次污染等方面存在缺陷，对现有技术的改造、对吸附材料的改造、研究开发高效环保型的工艺和技术是重金属废水处理的方向。重金属废水水质比较复杂，通常含有多种重金属离子，为了达到更好的处理效果，需要将几种工艺组合起来确保出水达标排放。如离子交换-电解组合工艺、混凝沉淀/膜处理组合工艺。对于含重金属离子废水的处理， 仅将废水处理达标排放是不够的。处理后将重金属离子充分回收，处理后的废水回用，真正实现废水的“零排放”，取得良好的经济效益和社会效益，是当前重金属废水处理技术的发展趋势。

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