1.3　重金属处理

目前，人们对水体重金属污染问题已有相对深入的研究，同时采取了多种方法对重金属废水和污染的水体进行处理和修复，这些方法主要用于转移其存在的位置和其物理化学形态，不能使其中的重金属分解破坏。例如，经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子状态转变为难溶性化合物而沉淀，于是从水中转入污泥中；经离子交换处理后，废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上，经再生后则又转移到再生废液中。

目前对于重金属离子处理主要有化学法、电解法、吸附法、膜分离法等［4，5］。

1.3.1　化学法

（1）化学沉淀法

化学沉淀法是往重金属废水中加化学沉淀剂，产生难溶的化学物质，使污染物呈沉淀析出，然后通过凝聚、沉降、浮选、过滤、吸附等方法将沉淀从溶液中分离出来，或者用酸或碱调整重金属离子生成氢氧化物沉淀的pH值条件，从而使污染物质形成氢氧化物沉淀，加以分离。

常用的絮凝剂有Al2（SO4）3、FeSO4、FeCl3、FeCl2、NaAlO2和PSC（聚合氧化铝）等无机混凝剂，以及聚丙烯酸钠、聚乙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯和聚硫脲醋酸盐等高分子絮凝剂。

常用的中和剂有生石灰、消石灰、电石渣、碳酸钙、碳酸钠等。

可根据废水量、水质、重金属种类、酸的浓度、需中和的pH值、主要沉淀物的性能等因素选用絮凝剂和中和剂等。

该处理方法具有流程简单，效果较好，操作简便，处理成本较低的优点，但也有渣量大、含水率高、脱水困难等缺点［6］。

（2）氧化还原法

氧化还原法是向重金属废水中加入氧化剂或还原剂，通过氧化还原反应使重金属离子转变为毒性较小或容易生成沉淀的价态，然后沉淀去除。氧化法是在水中投入氧化剂，将废水中的有毒物质氧化为无毒或低毒物质的处理方法，氧化法主要处理废水中的CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等离子，色度、味臭、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）以及致病微生物等。

常用的氧化剂有过氧化氢、液氯、空气、臭氧等。

还原法是在水中投入还原剂，将废水中的有毒物质还原为无毒或低毒物质的处理方法，该法主要用于处理废水中的Cr6+、Cd2+和Hg2+等重金属离子。

常用的还原剂有气态的SO2，液态的水合肼以及固态的亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁、硼氢化钠，铁、锌、铜、锰、镁等金属也可以作为还原剂。另外，在很多废水处理中用铁屑作为还原剂，例如含Cr6+、Hg2+的废水等。

化学法处理重金属废水的应用技术容易实现，只要化学反应试剂的选择准确，可以根据化学反应方程式准确地计算投加量，通过简单的操作步骤达到重金属处理的目的。目前，化学法广泛应用于电镀含重金属离子废水、采矿冶炼产生的含重金属离子废水的处理。

1.3.2　电解法

电解是利用直流电使水中重金属离子在电源两极进行氧化还原反应的过程。经过电解，重金属聚集沉淀在电极表面或者容器底部，然后进行处理。例如，可以在阴极回收Cr、Cu、Pb、Cd、Ni、Ag、Au等，并且通过控制电极电位，可以把同一溶液中的多种金属离子逐步分离，回收，提纯，得到纯度较高的某单一金属。

电解法在反应过程中程序复杂，需要进一步分离纯化，成本略高，处理浓度低的金属离子经济价值偏低，具有一定的局限性。

1.3.3　吸附法

吸附法是利用吸附剂来吸附废水中重金属的方法。常见的吸附法有物理吸附法、生物吸附法等。

物理吸附法是通过吸附剂把废水中的重金属离子吸附到表面，进而除去废水中的重金属离子［7，8］。活性炭是最常用的无机吸附剂，其多孔结构使其具有较大的比表面积和强的吸附性，吸附容量大，可以同时吸附多种重金属离子，但是价格昂贵，难脱附，使用寿命短。

沸石、黏土矿物、分子筛等具有较高比表面积或者吸附剂表面具有丰富的高密度空隙结构的材料都是常用的吸附剂。

生物吸附法是利用生物体及其衍生物吸附水中的重金属离子，再通过固液分离达到去除重金属的目的。作为一种新颖的重金属处理方法，生物吸附法具有高效、廉价的优势。其本质是一种特殊的离子交换剂，主要有藻类、微生物、农林废弃物等。原料来源广泛且廉价，容易回收的生物吸附法在处理重金属废水中使用越来越广泛。

1.3.4　膜分离法

膜分离法是利用半透膜的同时，通过外界压力的作用，不改变溶液中溶质的化学形态，将溶质和溶剂进行分离浓缩的方法。

膜分离法处理过程中不会发生化学反应，处理效果好、维护方便、操作简单，能够实现对利用价值高的金属的回收。根据使用的半透膜性能的不同，膜分离法可以分为微滤、超滤、电渗析、反渗透、纳滤等。这种方法将废水中的重金属离子转化为特定大小的不溶状态的微小颗粒，然后通过滤膜将其除去。

膜分离法优点突出，效率高且无二次污染，但膜的寿命短，投资费用高。