吸附法处理重金属废水的研究进展

张家桦，施 岩



吸附法处理重金属废水的研究进展

张家桦，施 岩

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

吸附法处理重金属废水是将废水中的金属离子用吸附剂从水体中分离。介绍了黑曲霉牡蛎壳粉、改性沸石、机制竹炭、改性膨润、啤酒酵母、改性累托石等吸附剂对重金属废水的处理。对这些吸附法做了比较和评价，并对今后的研究方向提出了建议。

吸附法； 重金属废水； 吸附剂； 金属离子

重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。重金属（如含镉、铬、汞、铜等）废水是对环境污染严重和对人类危害大的工业废水之一。2012年我国发布的《轻工业“十二五”发展规划》提出了“十二五”期间重金属污染防治的具体目标，到2015年，重点区域的重点重金属污染排放量比2007年减少15%，非重点区域的重点重金属污染排放量不超过2007年的水平，重金属污染得到有效控制。笔者介绍了多种金属离子吸附法的研究现状，并对今后的发展方向提出了建议，以期为相关研究提供参考。

1 吸附法处理重金属废水的研究现状

重金属具有毒性，含有重金属的废水必须加以处理之后才能够排放。如果人体摄入重金属超过限定值将会对皮肤黏膜会产生腐蚀，甚至呈现溃疡、斑裂等症状，可致皮肤癌和肺癌等疾病。

1.1 处理含铅废水

铅是重金属污染中毒性较大的一种，一但进入人体很难排除。直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经板，可造成先天大脑沟回浅，智力低下；对老年人造成痴呆、脑死亡等。尹利利等人[1]以模拟铅废水为处理对象，采用黑曲霉对含铅废水进行吸附处理。在25 ℃条件下，溶液的pH值为6 ，吸附处理20 min ，经处理后的金属废水中铅离子的去除率达80%。黑曲霉是一种真菌吸附剂，具有真菌吸附剂的特性，来源丰富，培养简单，将黑曲霉用来处理含汞废水将会大大节约成本。周强[2]等人以模拟铅废水为处理对象，采用牡蛎壳粉制备的吸附剂处理含铅废水，吸附剂的含量中牡蛎壳粉占90%，水泥为 10%。在温度为22℃，溶液pH值为5，含铅废水的初始浓度为5 mg/L的条件下，吸附处理24小时，结果显示含铅废水的除铅率达到 90%以上。牡蛎壳粉制备的附剂不具有毒性，吸附过程不产生二次污染，且处理含铅废水能力强、成本低廉、吸附效果好、使用寿命长。郝鹏飞等人[3]以模拟铅废水为处理对象，采用改性沸石处理含铅废水。在溶液pH值为6.17，铅浓度为0.2 mg/mL的条件下，添加改性沸石1～2 g进行处理，结果表明含铅废水的除铅率达到99.4%，最大吸附量为19.88 mg/g。采用改性沸石处理含铅废水可将废水中的铅高度富集，利于回收利用，避免造成二次污染且沸石再生性稳定，可反复使用，具有良好应用前景。尉华娟等人[4]以模拟铅废水为处理对象，采用机制竹炭处理含铅废水。当溶液的pH值为5.9时，用1.0 g粒径为0.45～0.28 mm的机制竹炭对含铅废水进行处理4h,结果显示废水中的铅去除率为99.992%，处理后的废水中铅含量达到我国饮用水标准中铅的限值0.05 mg/L的标准。总之，吸附法处理含铅废水具有好的应用前景，是今后处理含铅废水的研究方向之一。

1.2 处理含铅废水

汞摄入后直接沉入肝脏，对人体的危害主要累及中枢神经系统、消化系统及肾脏，此外对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛也有一定的影响。李新贵等人[5]以模拟汞废水为处理对象，采用共聚苯胺吸附剂对含汞废水进行吸附处理。在温度30 ℃，溶液的pH值为4.5的条件下，处理初始浓度为20 mg/L的含汞废水，吸附时间为24 h，结果显示吸附处理后的含汞废水浓度降低为1.744×10-3mg/L，经吸附处理的含汞废水的去除率为99.99%。吸附处理后的含汞废水达到了国家排放标准0.05 mg/L。张启伟等人[6]采用模拟废水为处理对象，用竹炭对含汞废水进行吸附处理。当溶液pH值为5.9的条件下，初始浓度为0.06 mg/L的含汞废水，吸附时间为4 h，结果显示吸附处理后的含汞废水浓度能降低到1.40×10-3mg/L，经吸附处理的含汞废水的去除率为99.99%。此外，作者还发现在用竹炭吸附处理含汞废水时分次投料吸附,可减少竹炭的用量却能得到更好的吸附效果。于瑞莲[7]以模拟废水为处理对象，采用改性膨润土吸附处理含汞废水。在温度为25 ℃，溶液的pH值为8时用硫酸改性的膨润土处理含汞废水，含汞废水的初始浓度为1 mg/L，改性膨润土的用量为10 g/L，在振速150 r/min的条件下，振荡90 min。结果显示经吸附处理后的含汞废水去除率可达97.1%。改性膨润土吸附处理后的含汞废水中汞离子浓度低于国家规定的一级排放标准。吸附法处理含汞废水是一种有效途径但是目前实例不多，有待进一步开发。

1.3 处理含镉废水

镉通过废水排入环境造成水体污染，人体摄入镉污染的水，肝、肾器官的酶系统正常功能将受到影响，使人出现糖尿病等症状。吸附法能处理含镉废水。刘振扬等人[8]以某电镀厂废水为处理对象，采用啤酒酵母处理电镀废水。在溶液pH值为7.0时加入酵母的量为 10 g/L，吸附时间为 90 min 。此时电镀废水中镉离子的回收率为 96.8%。另外，啤酒酵母作为镉离子的吸附剂，具有来源广、价格低等优势。陈云嫩等人[9]以模拟镉废水为处理对象，采用谷壳对废水中的镉离子进行吸附处理。在溶液pH值为6时，谷壳投加量为4 g/L,振荡速度为150 r/min的条件下，吸附反应时间为30 min。结果显示经谷壳吸附后，镉离子的去除率达到了98%。邓书平[10]利用镉标准贮备液配制的含镉模拟废水为处理对象，用改性累托石吸附处理含镉废水。在含镉废水质量浓度为50 mg/L、溶液的pH为6.0时、在含镉废水中改性累托石加人量为1.2 g/L、处理时间为90 min、废水温度为25 ℃的条件下,改性累托石对废水中镉的去除率高达98.00%以上。改性累托石对含镉废水具有很好的吸附效果，改性累托石作为改性材料在吸附法处理金属废水具有可行性。张延霖等人[11]以模拟含镉废水为处理对象，采用改性淀粉吸附处理含镉废水。在溶液pH为8时、添加剂浓度2.0 g/L、废水中镉的含量为0.40 mg/L的条件下，废水中镉的最高去除率可达89.7%。经处理后的废水，镉离子含量能够达到国家水污染排放限值标准0.10 mg/L的要求。综上所述，吸附法处理含镉废水开发利用价值大，应用前景广阔。今后吸附法处理含镉废水的实际应用将是国内外学者的研究方向之一。

1.4 处理含铬废水

铬过量的摄入可使人体内的蛋白质变性，引起肾脏、肝脏、神经系统和血液的广泛病变，导致死亡。梁爱琴等人[12]以模拟铬废水为处理对象，采用改性木屑处理含铬废水。20 mL浓度为50 mg/L 的含铬废水在 pH值为1～4时，经改性木屑处理 90 min，含铬废水中改性木屑的添加量为1 g，处理温度为 20～30 ℃。结果显示含铬废水的去除率为90～94%，经改性的木屑对含铬废水有较强的吸附能力。高玉红等人[13]以模拟铬废水为处理对象，采用焦炭吸附处理含铬废水。在pH值小于等于1，焦炭粒度为200目，吸附剂焦炭的用量为40 g/L的条件下，吸附处理的时间为1.5 h,此时经焦炭吸附处理后的含铬废水中铬离子的去除率达93%。采用焦炭吸附处理含铬废水具有来源广泛，成本低廉的优点，且焦炭作为吸附剂可以再生利用，具有可行性。赵晖等人[14]以模拟铬废水为处理对象，采用改性花生壳吸附处理含铬废水。在溶液pH值为2.0时，经硝酸改性的花生壳在含铬废水中的添加量为 5.0 g/L，溶液初始浓度为25 mg/L的条件下，吸附处理100 min，实验在常温条件下，经硝酸改性后的花生壳对含铬废水中铬离子的吸附率达到 87%。花生壳属于废弃物，经改性处理可吸附含铬废水，此种方法具有深入研究价值。

1.5 处理含铜废水

当人体摄入含铜废水时极易对身体内的脏器造成负担，特别是肝和胆，当这两种器官出现问题后，维持人体内的新陈代谢就会出现紊乱，肝硬化，肝腹水甚至更为严重。羊依金等人[15]以模拟铜废水为处理对象，采用软锰矿改性城市污泥基活性炭处理含铜废水。在温度为25 ℃，溶液的pH值为5.5，铜离子的初始浓度为30 mg/L，软锰矿改性城市污泥基活性炭的用量为2 g/L的条件下，吸附处理的时间为 80 min。经吸附处理后的废水中铜离子的去除率可达 93. 077%。杨帆等人[16]以模拟废水为处理对象，采用聚丙烯酸钠吸附处理含铜废水。在溶液的pH值为6，温度为50 ℃，铜离子的浓度为200 mg/L的条件下，加入的聚丙烯酸钠的量为30 g/L，对含铜废水的吸附处理时间为60 min，此时含铜废水中铜离子的吸附率为 97.14%，聚丙烯酸钠最大吸附容量为 8.35 mg/g。舒颖等人[17]以模拟废水为处理对象，采用纯活性炭吸附处理含铜废水。在常温下，溶液的pH值为5，含铜废水中铜离子的浓度为 30 mg/L的条件下，吸附处理时间为60 min。结果显示纯活性炭对含铜废水中铜离子的吸附率为100%。此外作者还发现，纯活性炭作为处理含铜废水的吸附剂，随着吸附处理的次数增加，纯活性炭的吸附能力逐渐减弱。贾飞虎等人[18]以模拟废水为处理对象，采用水淬渣吸附处理含铜废水。在溶液pH值为7，水淬渣作为吸附剂时的粒径为 100目，添加量为10 g/L的条件下，吸附时间为60 min。结果显示含铜废水中的铜离子的去除率达到 86.88%。总之，吸附法吸附处理含铜废水，不易造成二次污染，且部分吸附剂可以重复利用，降低成本。

2 结论

吸附法是处理重金属废水研发的重点课题。本文对近年来国内吸附法处理重金属废水的方法和研究现状进行了综述。笔者建议今后需要围绕以下几方面展开工作：吸附剂对重金属吸附效应的研究；吸附剂吸附处理重金属废水后是否产生二次污染物的相关研究；吸附法实例化的可行性和经济效应的研究。目前国内对吸附法处理重金属废水的研究大多数还处在实验室阶段。吸附剂的性能的完善和提高还有大量的工作要做，要想快速产业化，理论研究和实际应用方面的研究需要同步推进。

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Research Progress in Adsorption Treatment of Heavy Metal Wastewater

（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

Adsorption treatment of heavy metal wastewater is to separate metal ions in wastewater by using adsorbents. In this article, adsorption treatment of heavy metal wastewater by using different adsorbents was introduced, such as aspergillus niger oyster shell powder, modified zeolite, mechanism charcoal, modified bentonite, beer yeast and so on. The adsorption methods were compared and evaluated; and the future research direction was proposed.

Adsorption method; Heavy metal wastewater; Adsorbent; Metal ions

X 703

A

1671-0460（2014）06-0991-03

2013-09-21

张家桦（1992-），男，福建南平人，研究方向：给水排水。E-mail：3257403@qq.com。

施岩（1977-），男，辽宁抚顺人，博士研究生，讲师，研究方向：化工工艺。邮箱：309762528@qq.com。