重金屬處理廢水的工藝（2）
所屬分類：常見問題
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發(fā)布日期：2024-03-09
3生物法
生物法是利用生物材料本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附水體中的重金屬離子的方法，包括植物修復(fù)法、生物絮凝及生物吸附。生物法作為一種重要的凈化手段具有設(shè)備簡單、無二次污染、材料來源廣泛廉價(jià)、經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ闹亟饘購U水處理方法，有著廣闊的應(yīng)用前景。
3．1植物修復(fù)
植物修復(fù)法是指利用植物的吸收、沉淀和富集等作用，以達(dá)到治理重金屬廢水的目的。在植物修復(fù)技術(shù)中通常利用的植物是大型水生高等植物，如高等藻類、鳳眼蓮等水生維管束植物。Rai 等和Dwivedi 等研究發(fā)現(xiàn)水蕹是一種很好的重金屬蓄積植物，該植物更大可以蓄積Cu、Mo、Cr、Cd、As分別為62、5、13、11、0．05 μg /g。Soltan 等研究了鳳眼蓮對含Pb2 +、Zn2 +、Cu2 + 等重金屬離子廢水的吸附作用，通過對機(jī)理分析表明鳳眼蓮植物細(xì)胞中氨基酸上的羧基和羥基對重金屬離子有螯合作用。植物修復(fù)技術(shù)不僅杜絕了二次污染，還有利于生態(tài)環(huán)境的改善，在治理污染的同時(shí)還可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，但是廢水的濃度、pH 值等因素對植物修復(fù)的影響有待深入的研究。
3．2生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀重金屬的方法。微生物對重金屬的吸附作用取決于兩方面: 一是微生物吸附劑本身的特性，二是金屬對生物體的親和性。目前開發(fā)出具有絮凝作用的微生物有細(xì)菌、霉菌、放線菌、酵母菌等共17 種。作為一種新型的水處理技術(shù)，微生物絮凝劑已廣泛應(yīng)用于重金屬廢水的處理中。Chatterjee等用芽孢桿菌處理含Cr3 +、Co2 +、Cu2 + 的模擬廢水，去除率分別為80．8%、79．71%、57．14%。Huang 等以毛木耳子實(shí)體為吸附劑處理模擬廢水，在更優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，對Pb2 +、Cu2 +、Cd2 + 的更大吸附量依次為221、73．7、63．3 mg /g。微生物絮凝劑在處理重金屬廢水方面較傳統(tǒng)絮凝劑具有高效、無毒、易于生物降解、絮凝對象廣泛、使用后無二次污染等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)前也存在著活體絮凝劑保存困難、生產(chǎn)成本較高、難以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的問題。今后應(yīng)深入研究絮凝作用機(jī)理、絮凝動(dòng)力學(xué)，以指導(dǎo)研制新型的超級絮凝劑。利用基因工程和發(fā)酵工程，針對性地選育高效絮凝劑產(chǎn)生菌，提高絮凝活性，以降低絮凝劑用量和降低生產(chǎn)成本。
3．3生物吸附法
生物吸附法是一種較為新穎的處理水體重金屬污染的方法，，因具有高效、廉價(jià)的潛在優(yōu)勢逐漸引起了人們的研究興趣。生物吸附法就是利用某些生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附水體中的重金屬離子，再通過固液兩相分離來去除重金屬離子的方法，適宜處理大體積、低濃度重金屬廢水。吸附機(jī)理主要有絡(luò)合、螯合、離子交換、靜電引力等。目前，人們研究了各類生物材料用于重金屬吸附，包括細(xì)菌、真菌、酵母、藻類、農(nóng)林生物廢棄物等，這些材料可以不同程度地吸附各類重金屬，表現(xiàn)出了較好的吸附性能。范瑞梅等研究發(fā)現(xiàn)克勞氏芽孢桿菌可以有效吸附水溶液中的Zn2 + ，在pH 值為4．5 時(shí)，吸附容量為57．5 mg /g，吸附平衡時(shí)間約為30 min。Melgar 等研究證明大孢蘑菇可以有效吸附水溶液中的Zn2 +、Cu2 +、Hg2 +、Cd2 + 和Pb2 + ，15 min 即可達(dá)到吸附平衡，Zn2 +、Cu2 +、Hg2 +、Cd2 +和Pb2 + 的更大去除率分別為84%、96%、85%、84%和89%。研究發(fā)現(xiàn)，藻類可以吸附一種或多種金屬離子。Romera 等研究了6 種不同的藻類對水溶液中Cd2 +、Ni2 +、Zn2+、Cu2+和Pb2+的吸附性能。結(jié)果表明，當(dāng)藻類濃度為0．5 g /L 時(shí)，對重金屬離子的吸附效果更好，吸附順序?yàn)? Pb ＞ Cd≥Cu＞ Zn＞ Ni。除了細(xì)菌、真菌和藻類等微生物外，從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性角度考慮，低成本的農(nóng)林廢棄物較易引起人們的興趣。農(nóng)林廢棄物由于其孔隙度較高、比表面積較大的原因，可以物理吸附金屬離子，同時(shí)，農(nóng)林廢棄物中含有較多的活性物質(zhì)，這些物質(zhì)有利于重金屬的吸附。王國惠用板栗殼處理含Cr(Ⅵ)廢水，在pH 值為2，溫度為30℃，板栗殼的用量為0．4g時(shí)，Cr(Ⅵ)的去除率可達(dá)99% 以上，在較寬的初始濃度范圍內(nèi)，板栗殼對Cr(Ⅵ) 有明顯的去除作用。蔣小麗等采用改性的玉米秸稈為吸附劑處理了含Cu2+模擬廢水。結(jié)果表明，玉米秸稈對Cu2+的更高去除率可達(dá)90% 以上。Ghimirea等制備了橘子汁殘?jiān)姿峄筘?fù)載Fe(Ⅲ)吸附材料，研究了其對As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附性能，其對砷的吸附量為1．21mmol /g。目前，生物吸附處理重金屬廢水處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，對吸附機(jī)理的研究尚不透徹。針對生物吸附法研究和應(yīng)用的中存在的問題，在今后的研究中，應(yīng)充分了解植物材料的吸附機(jī)理及生產(chǎn)上所需的最適吸附條件; 掌握解吸附及重金屬回收技術(shù); 研究出適合植物材料吸附重金屬離子的機(jī)械設(shè)備及經(jīng)濟(jì)、高效的治理工藝，以便植物吸附劑被大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)廢水處理中。
4結(jié)語
化學(xué)沉淀法是目前應(yīng)用較廣，技術(shù)成熟的水處理方法，但它適用于高濃度重金屬廢水的處理，且易產(chǎn)生大量污泥; 膜分離作為一種高效的水處理技術(shù)受到普遍重視，但成本高，操作復(fù)雜; 離子交換法選擇性高，可去除多種重金屬，但樹脂價(jià)格偏高，再生費(fèi)用高; 生物法具有經(jīng)濟(jì)高效、易管理，無二次污染等特點(diǎn)，具有更加廣闊的發(fā)展前景。綜上所述，處理重金屬廢水的方法有很多，均有優(yōu)缺點(diǎn)。因此要結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的方法或者將幾種方法聯(lián)用，以取得較好的處理效果。另外，重金屬也是一類寶貴的資源，具有較高的使用價(jià)值，研究者應(yīng)多注重重金屬資源化回收利用技術(shù)的研究。
