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【】摘要:近年来，随着工业化的快速发展和城市化进程的加快，越来越多的工业废水未经认真处理就随意排放，导致水体、土壤和环境重金属污染。介绍了重金属废水的来源、危害及传统处理方法，并展望了重金属废水处理的新技术。对生物法去除废水中重金属的前景进行了展望。综合利用各种技术，实现水资源和重金属的双重回收。

    简介:水是人类生存和发展的物质基础，是整个社会进步的维护者。根据联合国最近的一份报告，世界上超过五分之一的人口处于中等或高供水压力之下。中国水资源总量居世界第六位，但人均水资源量约为世界人均水资源量的四分之一。中国是水资源严重短缺的国家之一。据估计，到2010年，总缺口将达到1140亿吨。近年来，随着工业生产的发展和城市现代化水平的提高，大量废水被排放，水源中重金属积累加剧，重金属污染严重。因此，重金属废水的处理受到国内外学者的高度重视。本文综述了重金属废水的来源、危害、处理重金属废水的几种方法、优缺点及发展趋势。

1。重金属废水来源及危害

    一般来说,重金属是指金属的密度超过4.5克/立方厘米,如黄金、银、铜、铁、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等。有些是人体不可缺少的微量元素,但如果过度,就会造成对环境的破坏或人体。

    废水主要来自矿业、机械加工业、有色金属冶炼行业,石化行业,电镀行业,等等,如尾矿排水、机械加工的水、除尘、排水的有色金属冶炼厂、有色金属加工厂的酸洗水,用水浪费电池废物处理和废石场淋溶水。此外，重金属废水可以在制药、农药、油漆和涂料行业中产生。重金属废水中重金属的种类和含量与所从事的行业密切相关。

金属废水污染具有独特的性质。首先，它是生物可降解的，其次，它有毒性持久性。重金属废水流入河流和湖泊，污染土壤，土壤中的金属可以被作物吸收，影响作物生长，导致减产或更大的损失。重金属也可以通过植物根部进入食物链，其副作用会被放大并聚集在人体中，导致代谢紊乱，生物功能下降，对人体造成极大的危害。1956年，熊本县水俣县一家氮肥公司废水中的汞在海水和鱼类中积累，造成2248人死亡。重金属废水造成的危害大，损失大。因此，合理处理重金属废水具有重要意义。

2传统的重金属废水处理方法

    传统的重金属废水处理工艺主要有化学沉淀法、电化学法、膜分离法、吸附法和电解法。

2.1化学沉淀

    化学沉淀法是将溶解在水溶液中的金属离子通过化学反应，在废水中加入药物制剂，分离成不溶性沉淀物的过程。常用的方法有中和沉淀、硫化物沉淀和铁氧体沉淀。中和沉淀过程是指在重金属废水中加入碱性溶液。一般选用石灰石水(Ca(OH)2溶液)。废水中的重金属离子会产生不溶性的氢氧化物沉淀。该方法操作简便，应用广泛，但容易造成二次污染。硫化物沉淀是指重金属废水中添加硫化钠(Na2S)溶液，重金属离子以硫化物的形式沉积。该方法形成的沉淀相对稳定，易于进一步处理。铁素体沉淀是在重金属废水中添加铁盐的过程。通过控制工艺过程，可使各种重金属离子与铁氧体共沉淀，然后分离、分离。该方法能同时去除多种重金属离子，具有独特的应用优势。

2.2电化学方法

    电化学方法是指使用电解的基本原理,使废水中重金属离子发生氧化还原反应的积极的和消极的两极分别通过电解,使重金属积累,沉淀在电极表面或存款容器的底部,然后过程。该方法是一个复杂的过程，在此过程中发生氧化还原反应和沉淀反应，需要进一步分离纯化。但该方法可以回收部分重金属，具有一定的价值，但成本略高。当考虑到低浓度重金属废水的处理成本时，很少采用这种方法。

2.3膜分离

    膜分离技术是指在不改变溶液中溶质的化学形态的情况下，利用一种特殊的半透膜分离和浓缩溶质和溶剂的方法。膜分离法可分为微滤法、超滤法、纳滤法、反渗透法、电渗析法、液膜法等。该方法将废水中的重金属离子转化为特定大小的不溶性小颗粒，通过滤膜去除。膜分离方法优点突出，效率高，无二次污染，但膜寿命短，需要认真维护，投资成本较高。

2.4吸附法

    吸附是利用吸附剂吸附废水中的重金属。常用的吸附方法有物理吸附法、树脂吸附法和生物吸附法。在物理吸附法中，吸附剂将废水中的重金属离子吸附到表面，再将废水中的重金属离子去除。所述吸附剂应具有较高的比表面积或所述吸附剂表面具有丰富的高密度孔隙结构。常用的吸附剂有活性炭、沸石、粘土矿物、分子筛等。活性炭是最早、应用最广泛的吸附剂。活性炭具有较强的吸附能力和较大的吸附能力。它能同时吸收各种重金属离子，但使用寿命短，价格昂贵。吸附树脂的方法是利用树脂的官能团和重金属离子螯合物形成网状络合物进行吸附。树脂中含有许多活性官能团，如羟基、羧基和氨基。应用最广泛的壳聚糖及其衍生物已被许多环境学者证实具有良好的吸附性能。生物吸附是指利用生物化学结构或组分特性吸附废水中的重金属离子。生物吸附剂的本质是一种特殊的离子交换剂，主要是细菌、藻类和细胞提取物，对生物细胞起作用。生物吸附剂来源丰富、价格低廉、回收方便，在重金属废水处理中应用越来越广泛。

3 重金属废水处理新技术

3.1 纳米技术及材料

    纳米技术作为一门新兴学科，对其研究才刚刚开始。但纳米技术在水污染治理方面的巨大潜力已得到广泛认同。纳米过滤是一种由压力驱动的新型膜分离过程，介于反渗透与超滤之间。纳滤膜主要存在以下两个特点：(1)膜的截留相对分子质量为100~1 000，纳滤膜存在真正的微孔，孔径处于纳米级范围。(2)纳滤膜对不同价态离子的截留效果不同，对单价离子的截留率低，对二价及多价离子的截留率则相对较高，由于让大部分单价离子自由通过，使得纳滤膜只需使用较低的操作压力(一般为0.5~1.5 MPa);同时纳滤膜的通量高，与反渗透相对，纳米过滤具有设备投资低、能耗低的优点。目前，采用纳米过滤技术可有效去除镍﹑铬(Ⅵ)﹑镉﹑铜等重金属污染物(主要来源于工业废弃物泄漏和工业废水排放)。

3.2 光催化技术

    光催化法是一种环境友好型水处理方法，利用光催化剂表面的光生电子或空穴等活性物种，通过还原或氧化反应去除重金属。目前，光催化法降解废水中的重金属大多还处于实验研究阶段，实验室最常用的光催化剂是二氧化钛(TiO2)。TiO2光催化去除重金属离子有3 种机理：(1)光生电子直接还原金属离子;(2)间接还原，即由空穴先氧化被添加的有机物，然后由产生的中间体来还原金属离子;(3)氧化去除金属离子。近年来，利用半导体 TiO2光催化法去除或回收废水中的 Se4+、Cu2+、Hg2+、Ag+和Cr6+等金属离子的研究备受关注，尤其对 Cr6+的研究最为广泛。光催化法耗能低、无毒性、选择性好、常温常压、快速高效，在重金属废水处理中前景广阔且日益受到重视，但从实际应用的角度出发光催化法还存在着许多问题，如重金属离子在光催化剂表面的吸附率低，光催化剂的吸光范围窄等。

3.3 新型介孔材料

    根据国际理论和应用化学联合会(IUPAC)定义，介孔材料指孔径介于 2~50 nm 的多孔材料。介孔材料具有长程结构有序、孔径分布窄、比表面大(>1 000 cm2/g)、孔隙率高且水热稳定性好等优点。因此，介孔材料是当今国际上的研究热点和前沿之一。近年来，研究者通过对材料进行化学修饰或改性处理，已制备出了诸多新型功能化介孔材料，对含Hg、Cu、Pb、Cd 等的废水治理展示了诱人前景。马国正等以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，合成了A1-MCM-41介孔分子筛，研究表明，Cd2+能定量吸附在A1-MCM-41 分子筛上，最大吸附量为136.86 mg/g(Cd2+的初始质量浓度为400 mg/L)。A.M.Liu等用氨基功能介孔材料SBA-15处理含重金属废水，结果显示SBA-15(NH2)对 Cu2+、Zn2+、Cr3+和Ni2+均有很强的去除能力。目前利用新型高效介孔材料吸附剂处理重金属废水仍处于实验研究阶段，吸附剂的价格限制了其在工业上的应用。

3.4 基因工程技术

    Wilson在20世纪90年代尝试用基因工程技术对微生物进行改造，并将其应用于含汞废水的治理，取得了较好结果。随后其他研究者也逐渐将基因工程技术应用于不同类型重金属废水的处理，从而使这一领域的研究日趋活跃。基因工程技术应用于重金属废水的治理指通过转基因技术，将外源基因转入微生物细胞中，使之表现出一些野生菌没有的优良遗传性状，从而实现对重金属 Hg、Cu、Cd 等高效的生物富集。利用基因工程处理重金属废水目前尚处于实验研究阶段，真正用于工业水平还存在一些问题，如利用基因工程菌连续化处理重金属废水就面临难题。

4、结语

    水资源匮乏和环境污染的当今社会，应该对重金属废水处理更加重视，意识到重金属废水处理具有具大意义。应当综合运用各种技术来进行处理废水中的重金属，实现水资源和重金属的双重回收，争取最大的利益。更多环保及纯水处理设备资讯请关注皙全苏州网。