近年來，含有重金屬的廢水對人類的生活環(huán)境造成了巨大的危害，重金屬離子隨廢水排出，即使?jié)舛群苄。材茉斐晒?，?yán)重污染環(huán)境，影響人們的健康。所以，研究如何降低廢水中重金屬的含量，減輕重金屬對環(huán)境的污染具有重大意義。


重金屬是水質(zhì)污染中的主要污染物之一，重金屬進(jìn)入水體后，能被活的生物體所吸收，一旦它們進(jìn)入食物鏈，高濃度的重金屬可能會(huì)富集在人體內(nèi)，如果人體重金屬的攝入量超過了限值，能引起各種健康疾病，因此如何無害化處理好重金屬廢水已成為當(dāng)前亟待解決的工作。

去除水中重金屬的方法有很多，傳統(tǒng)的方法如化學(xué)沉淀法、氧化還原法、電解法、離子交換法、吸附法等;新興的方法如納米技術(shù)、光催化技術(shù)、基因工程技術(shù)等。本文主要對吸附法處理重金屬廢水的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并總結(jié)了最近年來各類新型吸附劑在重金屬廢水處理中的應(yīng)用研究。

1、吸附法處理重金屬廢水的優(yōu)點(diǎn)

吸附法處理重金屬廢水具有很多優(yōu)點(diǎn)，成為水處理研究的重點(diǎn)，開發(fā)了許多性能良好的吸附劑，特別是利用工業(yè)廢棄物和農(nóng)作物余物作吸附劑，并且對現(xiàn)有的吸附劑改性提高其吸附性能，成為近年來研究的熱點(diǎn)。

沸石和麥飯石價(jià)格低廉，應(yīng)用較廣泛，麥飯石對銅離子的吸附可以達(dá)到95% 以上;藍(lán)晶石在適當(dāng)?shù)臈l件下對銅離子可以達(dá)到 100% 的吸附效果;煙煤灰、爐渣等可以用作吸附劑處理含銅電鍍廢水，而且從煙煤灰中合成 4A 沸石可以吸附多種重金屬，對銅離子的吸附效果很好。

另外對現(xiàn)有的吸附劑進(jìn)行改性可以大大提高交換容量和效率。李愛陽等對斜發(fā)沸石改性，提高了吸附性能，有效去除銅，并同時(shí)去除鋅、隔、鉛等重金屬離子，工業(yè)運(yùn)行效果良好;Selvaaj Rengaraj 等對多空滲水性釩土進(jìn)行氨化和質(zhì)子化改性，實(shí)現(xiàn)了對含銅的質(zhì)量濃度為 100 mg/L 的廢水去除達(dá)到 95%，為低濃度的含銅廢水的處理開辟了道路。

目前研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了一些植物和動(dòng)物的廢棄物作為吸附劑，為了增大吸附量和吸附選擇性，進(jìn)行改性，改性后的吸附劑對銅離子的吸附效果顯著提高。經(jīng)酒石酸改性后的谷殼大大提高對銅離子的吸附效果，通過堿液處理后的雞羽毛吸附銅離子的容量大大提高，吸附效果很好。利用木屑吸附混合電鍍廢水中的銅離子，效果優(yōu)于單一廢水中銅的處理。

2、常見重金屬吸附材料及效果

2.1 無機(jī)吸附劑

2.1.1 沸石

沸石是一種孔徑均勻、比表面積大、價(jià)格低廉的高效吸附材料，廣泛應(yīng)用于各研究領(lǐng)域中，包括天然沸石、斜發(fā)沸石、方沸石等。我國的天然沸石資源豐富，河北、內(nèi)蒙古、山西的儲(chǔ)量占全國的 45%，其余主要分布在東北、山東、安徽、江蘇和浙江等地。Omar等探究了3種廉價(jià)吸附劑(天然沸石、粉煤灰、花生殼木炭)對Cu2+和Zn2+的吸附行為，得出最佳的吸附條件，實(shí)驗(yàn)表明：天然沸石是3種吸附劑中吸附能力最強(qiáng)的材料，其最適pH值為6，吸附達(dá)到平衡時(shí)所需時(shí)間為3 h。

2.1.2 硅藻土

硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，其主要成分是SiO2，還含有少量的金屬氧化物，因其孔隙度大、穩(wěn)定性強(qiáng)、吸收性好等特點(diǎn)，常被用于涂料、油漆、污水處理等行業(yè)。早在十幾年前，研究人員就開始研究硅藻土的吸收性能。

劉頻等采用云南騰沖硅藻土進(jìn)行化學(xué)改性，并從吸附劑用量、溶液pH值、吸附作用時(shí)間等條件對吸附性能的影響方面研究了該材料對Pb2+的吸附作用，結(jié)果顯示：在室溫條件下，當(dāng)Pb2+的初始質(zhì)量濃度為20mg/L，吸附劑投加量3.0 g/L，吸附時(shí)間為60 min，溶液pH值為7 ~ 8的條件下，改性硅藻土對水溶液中Pb2+的去除率為96.3%，由上述數(shù)據(jù)得出，硅藻土改性后的吸附效率明顯優(yōu)于原土。

2.1.3 其它無機(jī)吸附劑

還有一些無機(jī)礦物也是常用的高效吸附材料，例如其它分子篩、高嶺土等，對這些礦物進(jìn)行改性，也可提高礦物的吸附效率。

2.2 有機(jī)(高分子)吸附劑

2.2.1 纖維類吸附劑

纖維類吸附材料分子內(nèi)有很多羥基基團(tuán)，且具有多孔的特性，它的吸附性能早已受到研究人員的關(guān)注，并且關(guān)于此類吸附劑的研究也愈來愈多，目前，研究人員通過對其進(jìn)行化學(xué)改性，使其吸附效率提高。傅偉昌以棉纖維為原料制備甜菜堿型兩性化纖維素，探討其合成途徑的相關(guān)影響因素，并研究產(chǎn)物Cr2O72-，Mn2+，Cu2+的吸附性能，結(jié)果表明：重金屬離子溶液的pH值對離子的去除效果有較大影響，在pH值為5.8時(shí)，對Cr2O72-有較好的吸附能力;在pH值為7.0時(shí)，對Mn2+，Cu2+有較好的吸附能力;即該制備產(chǎn)物對金屬陰、陽離子均有吸附效用。

夏友誼等通過合成的廢水凈化纖維探究其對Cu2+的吸附性能，得出：廢水凈化纖維對Cu2+吸附量可達(dá)6.24 mg/g，吸附能力主要來自廢水凈化纖維β-環(huán)糊精中羥基與Cu2+的絡(luò)合作用，β-環(huán)糊精與Cu2+絡(luò)合比為4：7，該纖維對試劑反應(yīng)條件要求較簡單，無二次污染，且凈化效率較高。

2.2.2 樹脂類吸附劑

樹脂類吸附劑在重金屬水處理方面的應(yīng)用比較廣泛，魯雪梅等就此類材料進(jìn)行了綜述，研究表明：用樹脂材料處理重金屬廢水具有高效、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，具有較好的發(fā)展前景，但合成新型離子交換樹脂的過程需要進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，改性后的離子交換樹脂有更高的吸附效率。高吸水樹脂因其高吸水能力，且在高溫高壓下的高保水能力，成為一種迅速發(fā)展起來的有機(jī)吸附材料。

王品等用自制和市售的3種丙稀酰胺型高吸水樹脂為試樣，通過靜態(tài)吸附法，研究該樹脂對Cd2+，Cu2+，和Ni2+3種金屬離子的吸附行為，實(shí)驗(yàn)得出：重金屬離子濃度越大，該材料對3種重金屬的吸附量也越大，當(dāng)3種金屬離子混合時(shí)，高吸水樹脂表現(xiàn)出一定的選擇性吸附，吸附量大小依次是Cu2+> Cd2+> Ni2+;同時(shí)還探究了樹脂吸附Cu2+后在物質(zhì)的量濃度為1 mol/L的HCl溶液中的解吸附性能，結(jié)果表明：3種樹脂吸附Cu2+后在1 mol/L的HCl溶液中解吸附3 min時(shí)，解吸附率分別達(dá)到98.62%，98.45%，83.87%。

2.2.3 殼聚糖類吸附劑

殼聚糖是一種天然高分子材料，對許多物質(zhì)具有螯合吸附作用，其分子中的氨基和相鄰的羥基能與許多金屬離子(如Hg2+，Ni2+，Cu2+，Pb2+等)形成穩(wěn)定的螯合物，多用于治理重金屬廢水、凈化自來水及在濕法冶金中分離金屬離子等。

雷志丹等研究殼聚糖對模擬廢水中的微量重金屬離子Cu2+和Pb2+的吸附，確定了最佳吸附條件，結(jié)果為：在實(shí)驗(yàn)室條件下，Cu2+的最佳pH值為9，Pb2+的最佳pH值為6，殼聚糖最佳用量均為10 g/L，最佳吸附時(shí)間均為20 min，溫度均為溫，殼聚糖脫乙酰度均為85%，可見，殼聚糖對水中微量重金屬離子有較好的吸附效果。

2.2.4 其它高分子吸附劑

有些高分子吸附材料雖然研究較少，但其吸附效果是很可觀的，且引導(dǎo)了處理重金屬廢水的新型高分子吸附材料的研發(fā)與應(yīng)用。

2.3 碳質(zhì)吸附劑

碳質(zhì)吸附劑中，運(yùn)用最多的就是活性炭，活性炭本身具有特殊的孔隙結(jié)構(gòu)，因此，可以高效地吸附重金屬離子。侯曉龍等采用模擬重金屬廢水的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究5種物理吸附劑(活性炭、人造沸石草石灰、爐灰、木炭)對重金屬的吸附效果，探討pH值、吸附劑加入量和振蕩時(shí)間等因素對吸附效果的影響，結(jié)果表明：在一定pH值吸附劑加入量和振蕩時(shí)間下，5種物理吸附劑對6種重金屬(Pb，Cd，Mn，Zn，Cr，Ni)均有較好的吸附效果，其中活性炭對Pb，Ni和Cr的吸附率最大，分別達(dá)到100%，94.42%和100%。

各影響因素對不同吸附劑吸附重金屬的影響能力基本表現(xiàn)為，pH值>吸附劑加入量>振蕩時(shí)間;活性炭、木炭和草木灰對重金屬廢水的最佳吸附條件為，吸附劑加人量40 g/L，pH值l0 ～ 10.5，振蕩時(shí)間180 min。從各組數(shù)據(jù)中也可得出：活性炭對重金屬的綜合吸附能力要強(qiáng)于其它幾種。

3、結(jié) 語

吸附技術(shù)作為一種有效去除重金屬的方法，在水污染控制和水凈化領(lǐng)域里發(fā)揮著其他技術(shù)無可取代的重要作用。目前，我國對含重金屬廢水的處理技術(shù)雖然處理效果好，但仍有不足，在以后的研究中，可以將廉價(jià)吸附材料吸附重金屬的過程加入到處理廢水的工藝中，以提高水質(zhì)凈化質(zhì)量及材料利用率，降低處理成本。

《基層建設(shè)》2016年3期 作者：文超凡 楊仕彬