2、物理化學法

處理重金屬廢水的物理化學法主要包括離子交換法、吸附法、膜分離技術(shù)和溶劑萃取法等。其中離子交換法和膜分離技術(shù)適用于含較低濃度重金屬離子污水的處理。

（1）離子交換法

離子交換法利用離子交換劑與污水中的重金屬離子發(fā)生反應，去除廢水中的重金屬。離子交換劑有離子交換樹脂、沸石和膨潤土等。該技術(shù)具有處理污水量大，出水水質(zhì)良好，可回收重金屬資源等優(yōu)點。適宜于含較低濃度重金屬離子污水的處理。天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)電鍍廢水處理廠運用離子交換車載移動處理裝置對廠區(qū)點狀分布污染源進行源頭現(xiàn)場處置，輔以必要的后續(xù)集中處置，從而對開發(fā)區(qū)重金屬廢水進行合理的控制。該技術(shù)也存在反應周期較長，處理成本較高等缺點。

（2）吸附法

常見的吸附法包括無機材料吸附、樹脂吸附、生物吸附。常用的無機吸附材料為活性炭?；钚蕴勘砻婀倌軋F可與重金屬離子發(fā)生生質(zhì)子交換、離子交換、絡(luò)合反應、氧化還原反應以及粒子之間的靜電作用等，將重金屬離子從廢水中分離。近年來無機吸附材料發(fā)展較快，先后出現(xiàn)了活性炭纖維、沸石等衍生物等。無機材料吸附法的重金屬去除效率高，但重金屬廢水處理產(chǎn)生的廢渣量大，對其進行二次處理，成本高且容易出現(xiàn)二次污染。

樹脂吸附基于樹脂中含有各種活性基團（根據(jù)活性基團種類的不同，分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂），比較典型的有羥基、羧基、氨基等，能夠與廢水中重金屬離子發(fā)生螯合反應，生成穩(wěn)定且不溶于水的金屬螯合物，去除廢水中的重金屬離子。該法能夠分離、純化、回收重金屬。生物吸附材料將生物質(zhì)加工成的生物吸附劑。目前生物吸附劑包括細菌、藻類、酵母、霉菌等在內(nèi)的生物體及其衍生物。該技術(shù)具有以下幾個特點：

一是生物吸附劑可以降解，一般不會發(fā)生二次污染；二是來源廣泛，容易獲取并且價格便宜；三是生物吸附劑容易解析，能夠有效地回收重金屬。在實際的污染治理過程中，pH值、溫度以及其他離子的影響較敏感，制約其應用。該技術(shù)在低濃度重金屬廢水方面取已得了較好的效果，需繼續(xù)深入研究，擴大其應用范圍。

（3）膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)主要包括電滲析、隔膜電解和反滲透。作為20世紀末發(fā)展起來的高新技術(shù)之一，由于其具有能耗低、分離過程中物質(zhì)不發(fā)生相變、分離效果好、操作簡便、無化學副作用、無二次污染、分離產(chǎn)物易于回收等優(yōu)點，成為回收廢水中重金屬離子的一種很有前途的方法。自1954年制膜公司WillPsCorp成立至今，膜技術(shù)已由微濾（MF）、超濾（UF）發(fā)展為納濾（NF）、反滲透技術(shù)（RO）等，這些膜技術(shù)皆可對廢水中重金屬離子進行有效分離。該技術(shù)的難點主要表現(xiàn)在膜的制備、穩(wěn)定性和清洗等，處理成本較高也影響其推廣。

在水資源日益緊張的今天，以廢水回用和物質(zhì)回收為目的的膜分離技術(shù)作為一種新型水處理技術(shù)通過進一步的完善，將得到更加廣泛的應用。

（4）溶劑萃取法

溶劑萃取法是利用重金屬離子在有機相和水中溶解度的差異，重金屬濃縮于有機相，從而分離重金屬離子的方法。常用的萃取劑有磷酸三丁酯、三辛基氧化膦、三辛胺、伯胺、油酸和亞油酸等。該方法的優(yōu)點是設(shè)備簡單，操作方便，萃取劑中重金屬含量高，有利于進一步回收利用。但缺點是萃取劑價格昂貴，處理不當會產(chǎn)生二次污染。

3、電化學處理技術(shù)

電化學水處理技術(shù)主要包括直接電解、間接電解和電絮凝。其中，直接電解是指污染物直接被氧化或還原而從廢水中取出；間接電解，利用電化學產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)；電解絮凝是指在直流電的作用下被溶蝕，產(chǎn)生陽離子，再經(jīng)水解、聚合等一些列過程，生成絡(luò)合物或（和）氫氧化物沉淀，使廢水中的待處置的物質(zhì)凝聚沉淀而分離。隨著工藝研究的不斷深入和完善，新型電化學技術(shù)比較成功地實現(xiàn)了廢水中重金屬的處理和回收，并降低了廢水處理成本。隨著新型材料的開發(fā)聯(lián)用，電化學技術(shù)在重金屬廢水處理中將有較好的應用前景。

4、生物化學法

生物化學法借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除污水中重金屬的生物技術(shù)，具有原材料來源豐富、處理效果好、成本低廉等很多優(yōu)點，而備受親睞。生物化學法包括生物絮凝法、生物吸附法和植物修復法。生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物，進行絮凝沉淀的一種除污方法。生物吸附是對于經(jīng)過一系列生物化學作用使重金屬離子被微生物細胞吸附的概括理解，這些作用包括絡(luò)合、鰲合、離子交換、吸附等。植物對重金屬的吸收富集機理，主要為兩個方面:一是利用植物發(fā)達的根系對重金屬廢水的吸收作用，達到對重金屬的富集和積累。二是利用微生物和重金屬的親和作用，把重金屬轉(zhuǎn)化為較低毒性的產(chǎn)物。通過收獲或移去已積累和富集了重金屬的植物的枝條，降低土壤或水體中的重金屬濃度，達到治理污染、修復環(huán)境的目的。

5、重金屬廢水處理新技術(shù)

（1）光催化技術(shù)

光催化法是指利用光催化劑表面的光生電子或空穴等活性物種，與污水中重金屬離子發(fā)生氧化還原反應，從而實現(xiàn)重金屬廢水處理的技術(shù)。以二氧化鈦（TiO2）為例，近年來，利用半導體TiO2光催化法去除或回收廢水中的重金屬離子的研究取得了良好效果，尤其對CrS+的研究。該技術(shù)作為新興的節(jié)能現(xiàn)代污水處理技術(shù)具備很多優(yōu)良特性。通過對納米TiO2和其它半導體光催化劑的改性、固定化、制備方法研究的不斷深入和完善，光催化技術(shù)有可能廣泛應用于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域。

（2）新型介孔材料

根據(jù)理論和應用化學聯(lián)合會（IUPAC）定義，介孔材料指孔徑介于2～50nm的多孔材料。該材料具有長程結(jié)構(gòu)有序、孔徑分布窄、比表面大、孔隙率高且水熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。通過進一步深入研究和開發(fā)，介孔材料在重金屬廢水的處理中可能投入實際應用。

（3）基因工程技術(shù)

基因工程技術(shù)應用于重金屬廢水的治理指通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將具有特殊功能的外源基因轉(zhuǎn)入載體微生物細胞中，外源基因包括植物基因使之表現(xiàn)出寄主沒有的優(yōu)良治污性狀，從而實現(xiàn)對重金屬生物富集，凈化污水水質(zhì)。實踐中以“重金屬+蛋白”、“重金屬+肽”以及特異性轉(zhuǎn)運系統(tǒng)等形式進行重金屬廢水處理，拓展生物技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域應用范圍。生物富集存在飽和界點問題，影響該技術(shù)的應用。

（4）膠束強化超濾———電解法

目前，將膜技術(shù)和電化學法這兩種技術(shù)結(jié)合處理重金屬廢水的方法備受關(guān)注。該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)污水的凈化處理與重金屬資源的有效回收共同進行。如:膠束強化超濾（MEUF）———電解法。其工作原理為:當表面活性劑濃度超過其臨界膠束濃度時，大的兩性聚合物膠束形成，溶液經(jīng)過超濾膜時，吸附有大部分金屬離子和有機溶質(zhì)的膠束被截留，透過液可回用，含重金屬的濃縮液則進一步被電解，回收重金屬。以單皮層聚醚酰亞胺（PEI）中空纖維超濾膜進行重金屬廢水處理試驗結(jié)果表明超濾膜對廢水中重金屬離的截留去除效果良好。

MEUF在處理重金屬廢水中具有良好的應用潛力。

四、重金屬污染防治的技術(shù)發(fā)展方向

國內(nèi)外不少成功的案例表明，重金屬污染治理與其回收利用相結(jié)合是重金屬污染防治的發(fā)展之路，也是技術(shù)開發(fā)與應用的方向。

寧夏某錳業(yè)創(chuàng)新科技有限公司地處生態(tài)脆弱、黃河上游環(huán)境敏感地區(qū)，越發(fā)展越發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的制約瓶頸凸顯。隨著企業(yè)的不斷，其資源能源消耗高、污染物產(chǎn)生量大的問題日益突顯。

該公司以變廢為寶，實現(xiàn)資源的綜合利用為原則，建設(shè)了廢水綜合治理系統(tǒng)（工藝流程見下圖）。該系統(tǒng)采用膜法新技術(shù)實現(xiàn)廢水深度處理，處理后的廢水循環(huán)利用。膜分離產(chǎn)生的濃水經(jīng)多效蒸發(fā)濃縮回收產(chǎn)品。該系統(tǒng)成功地實現(xiàn)了同時達成重金屬污染治理與其回收利用的目標。

五、結(jié)語

重金屬廢水污染的情況因重金屬種類不同而有類、性質(zhì)、組成以及要求標準等選擇相應的合適處理方法。所差異，所采用的處理方法也不盡相同，根據(jù)其種物理、化學、生物、基因技術(shù)和MEUF等方法重金屬廢水的處理中都起到了顯著作用。只有因地制宜地選擇重金屬廢水的處理技術(shù)，才能取得良好的效果。重金屬廢水污染治理與重金屬的回收利用相結(jié)合是未來治理的發(fā)展之路，也是技術(shù)開發(fā)與應用的方向。