水体重金属污染处理技术

目前，关于水体突发性重金属污染的去除研究相对较少，主要参考重金属废水净化原理及方法。一般的应急方法是混凝和吸附。

（1）含重金属废水净化原理及方法

国内外学者对重金属污染的治理做了大量的研究。已开发应用的废水处理方法主要有化学法、物理化学法和生物法，包括化学沉淀、电解、离子交换、膜分离、活性炭和硅胶吸附、生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。下面就这几种方法进行介绍。

①化学处理法。

化学处理法包括氧化还原法、中和沉淀法和化学沉淀法等，这类方法的特点是重金属不以原化学形态回收。

氧化还原法是指利用向水中投加的氧化剂或还原剂将重金属离子氧化或还原成为无毒或低毒物质的处理方法。氧化还原法有两个优点：一是原料来源容易；二是处理效果好。其有三个缺点：一是占地面积大；二是污泥体积大；三是处理重金属后的污水呈碱性。另外污水若直接排放对环境会造成二次污染使土壤碱化。

中和沉淀法是指投加碱中和剂，使废水中重金属离子形成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而去除的方法。一般选用石灰类中和剂，其有3个优点：一是工艺简单；二是价格低廉处理成本低；三是可去除汞以外的重金属离子。也存在缺点：一是反应速度较慢；二是沉渣量大，含水率高；三是若处置不当易造成二次污染；另外，有些重金属废水处理后难以达到排放标准。

化学沉淀法是指重金属离子会与水中的OH－、等生成不溶或难溶物质，通过沉淀、过滤等固液分离手段去除沉淀物质，降低水中重金属浓度的方法。一般分为铁氧体沉淀、硫化物沉淀和淀粉黄原酸酯沉淀。

②物理化学处理法。物理化学处理法包括溶剂萃取法、膜分离法、吸附法、离子交换法等。(www.xing528.com)

溶剂萃取法是利用重金属离子在有机相和在水中溶解度的不同，使重金属浓缩于有机相的分离方法，此方法是分离和净化物质常用的方法，有机相也称萃取剂，常见的有伯胺、二甲庚基乙酞胺、油酸、亚油酸、三辛基氧化磷、三辛胺和磷酸三丁酯等；另外，有机萃取剂在金属形态分析中也被广泛应用，如丙酮、乙醇等。萃取法处理重金属废水有以下3个优点：一是设备简单操作简便；二是加入萃取剂量小；三是萃取剂可回收再利用，二次污染小。

膜分离法包括膜萃取、反渗透、电渗析、超过滤等，是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术。溶解态重金属离子在水中无法被膜截留，若要去除可采取一些预处理，预处理方法有投加铝盐、铁盐等絮凝剂使重金属离子被吸附到絮体上，增大体积后通过膜截留去除；还可与重金属离子生成难溶的化合物进而去除。膜法的主要优点有：投资少，设备简单，操作方便安全；无相变，能耗低；装置规模根据处理量的要求可大可小，而且启动快，运行可靠性高，用途广；不污染环境。

吸附法是用多孔吸附材料吸附处理废水中重金属的一种方法，重金属离子被吸引入吸附剂活性表面上。吸附法在水处理领域主要用途是脱除水中的微量污染物，应用范围包括脱色、除臭，脱除重金属等。常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、焦炭、煤渣、沸石等。

离子交换法是利用离子交换剂分离废水中污染物质的方法。应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。离子交换是靠固体交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力有两方面：一方面是离子间浓度差；另一方面是交换剂上的功能基对离子的亲和能力，离子交换一般步骤是离子先被吸附，再被交换，离子交换剂具有吸附、交换双重作用。

③生物处理法。虽然不少重金属含量超过限制会对环境和人体产生严重危害，但是，有些是微生物正常生长的必需元素，因此，可利用微生物作用来减小毒性的破坏。研究表明，生物处理法处理重金属废水主要通过生物吸附、生物转化两种不同生物化学过程。在采用生物吸附技术处理重金属废水时，吸附剂粒径、吸附时间、吸附温度、吸附剂量比值、吸附剂对重金属离子的选择性、重金属离子的浓度及pH是影响重金属去除的主要因素。而采用生物处理技术处理重金属废水时，重金属种类、重金属浓度、污泥浓度、污泥负荷、耐受菌的活性及pH对重金属去除的影响较大。

（2）混凝和吸附原理

在水处理与化工研究中，水的混凝机制一直是重要课题，对此科研工作者通过自己的工作给出了不同的理解，研究者对凝聚、絮凝和混凝这三个词义在化学和工程的词汇中常有不同解释，从概括上有时又难以区分。一般将混凝分为凝聚与絮凝两种过程，凝聚是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程；絮凝则指胶体脱稳后（或由于高分子物质的吸附架桥作用）聚结成大颗粒絮体的过程。从作用时间上看凝聚具有瞬时的特点，絮凝则需要一定的时间去完成，但一般情况下两者很难区分，因此，把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。

一般将吸附定义为当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄的过程。吸附属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以，液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，尤其是在表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作用，所以，工业上经常利用大面积的物质进行吸附，如活性炭、水膜等。