水資源在國民經(jīng)濟發(fā)展和社會生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，同時也是人們生活中*的一部分。但是隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)廢水大量排放，使得水體重金屬污染日益嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，我國每年產(chǎn)生400億t左右的工業(yè)廢水。其中重金屬廢水約占60%。這些廢水嚴(yán)重污染地表水與地下水，造成可利用水資源總量急劇下降。重金屬廢水一般來源于礦山開采、金屬冶煉與加工、電鍍、制革、造紙、油漆、印染、核技術(shù)及石油化工等行業(yè)。重金屬難以生物降解且易被生物吸收富集，毒性具有持續(xù)性，是一類潛在危害的污染物，如不治理必將對生態(tài)環(huán)境及人體健康造成嚴(yán)重的威脅。然而，重金屬作為一類重要的寶貴的資源，又具有很高的使用價值。因此如何有效治理水體重金屬污染，保護人類健康和生態(tài)環(huán)境，同時回收利用重金屬，緩解我國資源和環(huán)境的壓力，是當(dāng)前不可忽略的問題。
目前，重金屬廢水處理方法主要有三種:種化學(xué)法，通過化學(xué)反應(yīng)將重金屬離子去除的方法，包括化學(xué)沉淀法、化學(xué)還原法、電化學(xué)和高分子重金屬捕集劑法等。第二種物理法，在不改變重金屬離子化學(xué)形態(tài)的條件下，通過吸附、濃縮而分離的方法，包括吸附法、溶劑萃取法、蒸發(fā)和凝固法、離子交換法和膜分離法等。第三類是生物法，主要是借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除重金屬的方法，包括生物絮凝、植物修復(fù)和生物吸附。本文介紹了上述方法在重金屬廢水中的應(yīng)用及研究進展，以便為水體重金屬污染的治理提供一定理論的參考。
化學(xué)法
1．1化學(xué)沉淀
化學(xué)沉淀法是廣泛應(yīng)用于工業(yè)重金屬廢水處理中比較有效的方法，是向水體中投加化學(xué)藥品，通過沉淀反應(yīng)去除重金屬離子的方法，主要包括氫氧化物沉淀、硫化物沉淀和鐵氧體法。
氫氧化物沉淀法處理含重金屬廢水具有技術(shù)成熟、投資少、處理成本低、管理方便等優(yōu)點。MirbagherzSA等采用堿性試劑，如石灰、氫氧化鈉對含銅鉻廢水進行處理，在pH值分別為12和8．7時，Cu2+和Cr3+*沉淀下來，廢水可達標(biāo)排放。唱鶴鳴等［6］用氫氧化鈉溶液逐漸調(diào)節(jié)電鍍廢水pH值，在多個pH值點分別沉淀出電鍍廢水中銅、鉻、鋅和鎳，使廢水中的重金屬含量減少到低。雖然氫氧化物沉淀法可以實現(xiàn)重金屬離子從廢水中的分離，但氫氧化物沉淀法也存在不足之處:對于兩性氫氧化物，pH值若控制不當(dāng)，重金屬離子將會再次溶解;對稀溶液中重金屬去除效果不好;沉淀體積量大、含水率高、過濾困難。目前此法在重金屬廢水的處理中已很少應(yīng)用。
硫化物沉淀反應(yīng)速度較快，沉淀物溶解度低，可以選擇性處理重金屬離子，通過冶煉，實現(xiàn)重金屬離子的回收。李靜文［7］采用硫化鈉沉淀法處理模擬含鉛廢水。在反應(yīng)時間20min，硫化鈉投加量與鉛離子的物質(zhì)的量比為5∶1，初始pH值為8的條件下，對廢水中鉛離子的去除率為99．72%，出水達到了國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。硫化物處理重金屬廢水時，沉淀劑本身在水中殘留，過量時易形成水溶性多硫化物，遇酸生成硫化氫氣體，產(chǎn)生二次污染。
目前應(yīng)用較廣的是鐵氧體法，是指向重金屬廢水中投加鹽，通過控制pH值和加熱條件等，使廢水中的重金屬離子與鐵鹽生成穩(wěn)定的鐵氧體共沉淀物。左明等研究了鐵氧體法處理含鎳、鉻、鋅、銅的廢水，處理后，出水水質(zhì)指標(biāo)符合國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。但處理時間較長，溫度要求較高，約70℃，因此不適用于處理較大規(guī)模的重金屬廢水，目前常將鐵氧體法同其他廢水處理方法聯(lián)合使用。陳夢君等利用鐵氧體聯(lián)合硫化物沉淀處理電鍍廢水，Cu、Cr及Ni的去除率分別高達94．51%、97．78%和96．94%，達到電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
2電化學(xué)法
電化學(xué)法是近年發(fā)展起來的頗具競爭力的水處理方法，它是應(yīng)用電解原理，通過電反應(yīng)和重金屬離子在溶液中的遷移來實現(xiàn)對廢水凈化。隨著科技發(fā)展，傳統(tǒng)電化學(xué)處理工藝的改進以及新型電化學(xué)反應(yīng)器的研制，使電化學(xué)法在重金屬廢水治理領(lǐng)域的應(yīng)用更為有效，更加廣泛。
2．1電絮凝法
電凝聚法作為一項比較成熟的廢水處理工藝，得到了廣泛應(yīng)用。丁春生等［12］考察了初始pH值、電解時間、電流強度、NaCl投量、離子共存及曝氣量等因素對電凝聚法處理含Cr6+、Cu2+廢水的影響。研究表明，在一定的pH值下，電流強度為4A時，在很短的時間內(nèi)，即可達到較穩(wěn)定的去除效果;同時金屬離子的共存對重金屬廢水的處理起促進作用，并且適當(dāng)?shù)钠貧鈺岣咧亟饘俚娜コ?。凝聚法不宜長時間連續(xù)操作，否則電表面易產(chǎn)生致密的黏膜，形成鈍化。近年來采用脈沖電凝聚替代直流電凝聚可有效降低濃差化，防止鈍化。求淵等［13］利用脈沖電凝聚法處理電鍍含鉻廢水，鉻離子去除率保持在99．5%以上，達到排放標(biāo)準(zhǔn)。與直流電凝聚法相比，其能效比高，處理時間短。電凝聚法的研究方向是周期換向的脈沖信號電凝聚，既具備高壓脈沖電凝聚法的優(yōu)點，又由于兩均可溶，更有利于金屬離子與膠體間的絮凝作用，防止電鈍化。
2．2微電解
微電解是基于電表面的化學(xué)反應(yīng)，在電解槽中加入一定量的活性填料，重金屬廢水為電解質(zhì)，活性填料就形成了原電池，在填料的表面，電流在成千上萬個細小的微電池內(nèi)流動，在低壓直流的作用下發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)和絮凝作用，進而將水體重金屬離子有效地去除。
在微電解工藝中，常用填充填料為鐵屑(鑄鐵屑或鋼鐵屑)加入石墨或炭粒。周杰等采用鐵碳微電解法處理含鉻廢水，研究了廢水中Cr(Ⅵ)的去除效果。結(jié)果表明，采用鐵碳微電解法處理含鉻廢水對Cr(Ⅵ)的去除效果較好，出水Cr(Ⅵ)含量低于0．1mg/L，與常規(guī)的焦亞硫酸鈉還原工藝相比，鐵碳微電解處理含鉻廢水可節(jié)省75%以上的成本。微電解與其他工藝結(jié)合可增強廢水的處理效果。黃樹杰［16］采用微電解—堿液中和沉淀法處理Cr6+、Cu2+低濃度電鍍廢水，處理后廢水中的Cr6+、Cu2+含量均達到了GB8978-96《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一排放標(biāo)準(zhǔn)。電解—微電解相結(jié)合的復(fù)合電解技術(shù)是微電解發(fā)展的方向之一，探討復(fù)合微電解技術(shù)的反應(yīng)機理、過程動力學(xué)是目前該領(lǐng)域的研究重點。
2．3電還原法
電還原法又稱陰還原法，其原理為水體中的重金屬離子在靜電引力的作用下向陰遷移，在陰表面發(fā)生還原反應(yīng)而析出。該法既能去除水體中的重金屬離子，又能回收高純度重金屬。但對于低濃度的重金屬廢水，采用傳統(tǒng)二維電電解時，電流密度小，電解效率低，電耗大。電化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)上是一種在固液相界面上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，因此，固液相界面?zhèn)髻|(zhì)問題成為要解決的難點，各類傳質(zhì)的反應(yīng)器也成為研究重點。在工程中常用為三維電反應(yīng)器，這類反應(yīng)器傳質(zhì)速度快，運行費用低，占地面積小，去除效率高，在幾分鐘內(nèi)可使重金屬濃度從100mg/L降至0．1mg/L。張少鋒等采用三維電法處理低濃度酸性含鉛工業(yè)模擬廢水，在其他條件都相同的條件下，以泡沫銅為陰材料的三維電，Pb2+的去除率可達85%，明顯優(yōu)于以不銹鋼板為陰的二維電的34%。陳武等采用小型復(fù)性矩型填充床作為三維電反應(yīng)器處理含鋅廢水，在*條件下，三維電對模擬廢水Zn2+去除率達到95．7%，
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