天然有机吸附剂在重金属废水处理中的应用

第42卷第9期2013年9月Vol.42No.9Sep.2013化工技术与开发Technology&DevelopmentofChemicalIndustry天然有机吸附剂在重金属废水处理中的应用李琛（陕西理工学院化学与环境学院，陕西汉中723001）摘要：在介绍传统重金属废水处理方法及其优缺点的基础上，阐述了吸附工艺对重金属废水处理的优势，综述了壳聚糖、纤维素、腐殖酸、细菌、真菌和藻类等典型天然有机吸附材料在重金属废水处理中的应用，并对天然有机吸附材料处理重金属废水的发展趋势进行了展望。关键词：重金属废水；废水处理；天然有机吸附剂；吸附法中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1671-9905(2013)09-0053-06基金项目：陕西省教育厅项目（11JK0754），陕西省“13115”科技创新工程项目（2010ZDGC-23）作者简介：李琛(1980-)，男，河南周口人，硕士，讲师，主要从事环境污染治理与环境修复方面的教学与科研研究，Email：leechen_317@126.com电话：15991868805收稿日期：2013-06-24重金属离子严重危害人体健康，破坏生态环境，目前水体重金属污染已成为全球性问题，对重金属废水的处理已受到广泛关注。传统去除重金属离子的方法很多，但都存在某些不足之处[1-2]，而吸附法因其材料易得，价格低廉，去除效果好而受到人们的青睐，在水处理领域具有很好的应用前景。国内外学者对重金属污染的治理问题做了大量的研究[3]。目前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。采用化学法、物理化学法都将产生污染转移，易造成二次污染，且对于大流域、低浓度的有害重金属污染难以处理。而生物法具有效果好、投资少及运作费用低、易于管理和操作、不产生二次污染等优点，日益受到人们的关注。1重金属废水处理的传统方法重金属废水处理的传统工艺方法主要有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、电解法和膜分离工艺。化学沉淀法是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法[4]。由于受沉淀剂和环境条件的影响，沉淀法往往出水浓度达不到要求，需作进一步处理，产生的沉淀物必须很好地处理与处置，否则会造成二次污染。氧化还原法是指在废水中加入氧化剂或还原剂，通过氧化还原反应使废水中重金属离子向更易生成沉淀或毒性较小的价态转换，然后再沉淀去除，一般用于废水的预处理[5-7]。日本同冶矿业公司发明的铁粉法用于去除含铬废水，对Cr6+能够进行有效的还原解毒，同时可利用铁活性较高的特点固化重金属离子，使金属离子最终以金属形式析出，利于重金属回收。目前已用于中小型电镀厂排放的工艺废水的治理，但占地面积大，产生废渣量大，需寻找利用途径。离子交换法是利用离子交换剂与废水中重金属离子发生离子交换作用，从而分离出重金属离子[8]。常用的交换剂有离子交换树脂等。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法，处理容量大，出水水质好，可回收重金属资源，无二次污染。但树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，反应周期长，操作费用高。电解法是利用金属的电化学性质，金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来，然后加以利用[9]。电解法主要用于电镀废水的处理，这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降得很低，达标排放较难。所以，电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，包括电渗析和隔膜电解[10]。电渗析是在直流电场作用下，利用阴54化工技术与开发第42卷阳离子交换膜对溶液阴阳离子的选择透过性，使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法，实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法，在运行中容易出现电极极化、结垢和腐蚀等问题。2吸附法处理重金属废水吸附法是利用吸附剂活性表面对重金属离子的吸附来去除废水中的重金属离子的一种方法。吸附剂由于分子中存在各种活性基团(如羟基、巯基、羧基、氨基等)，通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键，达到吸附金属离子的目的。吸附剂可与氢键也可与盐键形成具有类似网状结构的笼形分子，可对许多金属离子进行螯合，因此能有效吸附溶液中的金属离子。这可作为吸附重金属离子的前提。总体来说吸附法有材料便宜易得，成本低和去除效果好的优点。近年来研究者对吸附法处理重金属的研究主要集中在寻求更为合适的新型廉价吸附材料，并取得了一系列的成果，工艺逐步成熟，有的已开始应用在实际工程中