淺談有關(guān)重金屬廢水處理的研究進展

【摘 要】本文綜述了重金屬廢水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀，介紹了微生物絮凝法、生物吸附法和植物整治技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應用前景，指出生物化學法處理重金屬廢水是一種長期、高效、經(jīng)濟、可靠的方法。

【關(guān)鍵詞】重金屬；處理；研究現(xiàn)狀

一、化學法

（1）中和沉淀法。在含重金屬的廢水中加入堿進行中和反應，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離.中和沉淀法操作簡單，是常用的處理廢水方法。實踐證明，在操作中需要注意以下幾點：一是中和沉淀后，廢水中若pH值高，需要中和處理后才可排放；二是廢水中常常有多種重金屬共存，當廢水中含有Zn，Pb，Sn，Al等兩性金屬時，pH值偏高，可能有再溶解傾向；三是廢水中有些陰離子，有可能與重金屬形成絡合物，因此在中和之前需經(jīng)過預處理；四是有些顆粒小，不易沉淀，則加入絮凝劑輔助沉淀生成。（2）硫化物沉淀法。加入硫化物沉淀劑使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀除去的方法。與中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的優(yōu)點是重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，而且反應的pH值在7～9之間。處理后的廢水一般不用中和。硫化物沉淀法的缺點是：硫化物沉淀物顆粒小，易形成膠體；硫化物沉淀劑本身在水中殘留，遇酸生成硫化氫氣體，產(chǎn)生二次污染。（3）化學還原法。利用重金屬的多種價態(tài)，在廢水中加入一定的氧化劑或還原劑，使重金屬獲得人們所需價態(tài)的方法。在實際操作中，應當考慮選擇適當?shù)难趸瘎┗蜻€原劑，使生成物低毒或無毒，避免二次污染；同時價格便宜，易于取得；反應所需的pH不必太高或太低。目前化學氧化還原法一般用作廢水處理的預處理方法使用。

二、物理化學法

（1）溶劑萃取法。溶劑萃取法是分離和凈化物質(zhì)常用的方法。由于液液接觸，可連續(xù)操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優(yōu)越性，然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。（2）膜分離技術(shù)。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，在不改變?nèi)芤褐谢瘜W形態(tài)的基礎(chǔ)上，將溶劑和溶質(zhì)進行分離或濃縮的方法，包括隔膜電解和電滲析。電滲析是在直流電場作用下，利用陰陽離子交換膜對溶液陰陽離子選擇透過性使水溶液中重金屬離子與水分離。隔膜電解是以膜隔開電解裝置的陽極和陰極而進行電解的方法，實際上是把電滲析與電解組合起來的一種方法。

三、生物化學法

（1）生物絮凝法。利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進行絮凝沉淀的一種除污方法。微生物絮凝劑是由微生物自身產(chǎn)生的、具有高效絮凝作用的天然高分子物質(zhì)，它的主要成分是糖蛋白、豁多糖、纖維素、蛋白質(zhì)和核酸等一般來講，分子量越大，絮凝活性越高，線性結(jié)構(gòu)的大分子絮凝效果較好，而支鏈或交聯(lián)結(jié)構(gòu)的大分子絮凝效果較差；處于培養(yǎng)后期凝劑產(chǎn)生菌，細胞表面疏水性增強，產(chǎn)生的絮凝劑活性也越高.對微生物絮凝劑引起絮凝的機理目前較為普遍接受的是“架橋作用”。該機理認為絮凝劑大分子表面具有較高電荷或較強的親水性和疏水性，能與顆粒通過離子鍵、氫鍵和范得華力同時吸附多個膠體顆粒，在顆粒間產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象，形成一種網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)而沉淀下來，從而表現(xiàn)出絮凝能力。（2）生物吸附法。生物體借助化學作用吸附金屬離子稱為生物吸附。凡具有從溶液中分離金屬能力的生物體或生物體制備的衍生物稱為生物吸附劑。生物吸附劑吸附機理十分復雜，按是否消耗能量可分為活細胞吸附和死細胞吸附。趙玲等用海洋赤潮生物原甲藻的活體和死體對Cu2+，Pb2+，Ni2+，Zn2+，Ag+，Cd2+的吸附能力進行研究，實驗證明，金屬離子混合液經(jīng)原甲藻吸附30min后，各離子的濃度顯著下降且達到平衡。原甲藻的活體和死體對這6種金屬離子具有相似的吸附能力，藻體對Pb2+的富集作用最大，對Zn2+，Cd2+富集作用較小。菌體對金屬的吸附能力也絕不比藻類差。李明春等利用活性和非活性假絲酵母菌。對Cu2+，Cd2+，Ni2+的吸附能力進行研究，實驗表明，30min時吸附量已達到總吸附量的90％以上.在實際吸附過程中，活體吸附并不因為有能量代謝系統(tǒng)的參與而比死體吸附的吸附量大。微生物對重金屬的吸附機理取決于許多物理、化學因素，如光、溫度、pH值、重金屬濃度及化學形態(tài)、其他離子、鰲合劑的存在和吸附劑的預處理等。Ting等對酵母吸附Cd2+，Zn2+的性能進行了對比研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過預處理（加酸煮沸、加堿煮沸、高壓蒸汽、甲醛浸泡）的酵母細胞的吸附能力增強。Matheickal等發(fā)現(xiàn)Durvillaea Potaorum經(jīng)過預處理（CaCl2溶液浸泡后加熱干燥），對Cd2+的吸附大大提高，達到了1.12mmol/g，遠高于其他一些吸附劑的吸附量（小于0.6mmol/g）。生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易于分離回收重金屬等特點，目前已經(jīng)被廣泛應用。

綜上所述，雖然化學法、物理化學法、生物化學法都可以處理廢水中重金屬，但通過生物化學法處理重金屬廢水，成本低，效益高，容易管理，不給環(huán)境造成二次污染，有利于生態(tài)環(huán)境的改善。雖然生物化學方法治理污染也有一定的局限性，但由于其顯著優(yōu)點，使得生物化學法的研究和發(fā)展仍有廣闊前景。