淺談?dòng)嘘P(guān)重金屬?gòu)U水處理的研究進(jìn)展

【摘 要】本文綜述了重金屬?gòu)U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(yīng)用前景，指出生物化學(xué)法處理重金屬?gòu)U水是一種長(zhǎng)期、高效、經(jīng)濟(jì)、可靠的方法。

【關(guān)鍵詞】重金屬；處理；研究現(xiàn)狀

一、化學(xué)法

（1）中和沉淀法。在含重金屬的廢水中加入堿進(jìn)行中和反應(yīng)，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(jiǎn)單，是常用的處理廢水方法。實(shí)踐證明，在操作中需要注意以下幾點(diǎn)：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(dāng)廢水中含有Zn，Pb，Sn，Al等兩性金屬時(shí)，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(luò)合物，因此在中和之前需經(jīng)過(guò)預(yù)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(diǎn)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(yīng)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(diǎn)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(xué)還原法。利用重金屬的多種價(jià)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(jià)態(tài)的方法。在實(shí)際操作中，應(yīng)當(dāng)考慮選擇適當(dāng)?shù)难趸瘎┗蜻€原劑，使生成物低毒或無(wú)毒，避免二次污染；同時(shí)價(jià)格便宜，易于取得；反應(yīng)所需的pH不必太高或太低。目前化學(xué)氧化還原法一般用作廢水處理的預(yù)處理方法使用。

二、物理化學(xué)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(shí)，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽(yáng)離子或陰離子形式存在，這就要求在萃取操作時(shí)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(guò)程中的流失和再生過(guò)程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應(yīng)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(xué)形態(tài)的基礎(chǔ)上，將溶劑和溶質(zhì)進(jìn)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(chǎng)作用下，利用陰陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液陰陽(yáng)離子選擇透過(guò)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(yáng)極和陰極而進(jìn)行電解的方法，實(shí)際上是把電滲析與電解組合起來(lái)的一種方法。

三、生物化學(xué)法

（1）生物絮凝法。利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)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(lái)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(xì)胞表面疏水性增強(qiáng)，產(chǎn)生的絮凝劑活性也越高.對(duì)微生物絮凝劑引起絮凝的機(jī)理目前較為普遍接受的是“架橋作用”。該機(jī)理認(rèn)為絮凝劑大分子表面具有較高電荷或較強(qiáng)的親水性和疏水性，能與顆粒通過(guò)離子鍵、氫鍵和范得華力同時(shí)吸附多個(gè)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(lái)，從而表現(xiàn)出絮凝能力。（2）生物吸附法。生物體借助化學(xué)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(jī)理十分復(fù)雜，按是否消耗能量可分為活細(xì)胞吸附和死細(xì)胞吸附。趙玲等用海洋赤潮生物原甲藻的活體和死體對(duì)Cu2+，Pb2+，Ni2+，Zn2+，Ag+，Cd2+的吸附能力進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)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(dá)到平衡。原甲藻的活體和死體對(duì)這6種金屬離子具有相似的吸附能力，藻體對(duì)Pb2+的富集作用最大，對(duì)Zn2+，Cd2+富集作用較小。菌體對(duì)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(duì)Cu2+，Cd2+，Ni2+的吸附能力進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)表明，30min時(shí)吸附量已達(dá)到總吸附量的90％以上.在實(shí)際吸附過(guò)程中，活體吸附并不因?yàn)橛心芰看x系統(tǒng)的參與而比死體吸附的吸附量大。微生物對(duì)重金屬的吸附機(jī)理取決于許多物理、化學(xué)因素，如光、溫度、pH值、重金屬濃度及化學(xué)形態(tài)、其他離子、鰲合劑的存在和吸附劑的預(yù)處理等。Ting等對(duì)酵母吸附Cd2+，Zn2+的性能進(jìn)行了對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)預(yù)處理（加酸煮沸、加堿煮沸、高壓蒸汽、甲醛浸泡）的酵母細(xì)胞的吸附能力增強(qiáng)。Matheickal等發(fā)現(xiàn)Durvillaea Potaorum經(jīng)過(guò)預(yù)處理（CaCl2溶液浸泡后加熱干燥），對(duì)Cd2+的吸附大大提高，達(dá)到了1.12mmol/g，遠(yuǎn)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(lái)源廣、價(jià)格低、吸附能力強(qiáng)、易于分離回收重金屬等特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。

綜上所述，雖然化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物化學(xué)法都可以處理廢水中重金屬，但通過(guò)生物化學(xué)法處理重金屬?gòu)U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(xué)方法治理污染也有一定的局限性，但由于其顯著優(yōu)點(diǎn)，使得生物化學(xué)法的研究和發(fā)展仍有廣闊前景。