废水中络合态重金属形态、去除机制及净化技术研究进展

2022-08-01 05:15:22高文艳周曦琳宋雅然张庆瑞
燕山大学学报 2022年4期
关键词:电解法芬顿沉淀法

赵 玄,高文艳,周曦琳,宋雅然,张庆瑞,2,*

(1.燕山大学 河北省水体重金属深度修复与资源利用重点实验室,河北 秦皇岛 066004; 2.燕山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北 秦皇岛 066004)

0 引言

络合态重金属可作为杀菌剂、染色剂、催化剂、荧光剂等,已被广泛应用于环境、材料、生命科学等领域,为生产生活提供了便利,具有较高的研究价值。但随着工业应用的发展,重金属含量超标的有机废水被大量排放,例如采矿、冶金、钢铁、电镀、羊毛、纺织和制革等行业排放了含有大量铬、钴、镍、铜、汞、铅等金属的有机废水。这些工业废水由于高浓度有机配体的存在使得重金属物种中络合物的比重增大,然而络合态重金属种类繁多、稳定性极强,很难被去除,可通过土壤、水和空气的循环作用在自然环境和生物链中迁移和富集,对环境和生命健康造成危害。因此,络合态重金属的有效去除已成为环境领域研究的重点与难点之一[1]。

大部分络合态重金属具有水溶性好、受溶液pH值及温度影响小等特点,已成为除菌剂、催化剂及显色剂等多种功能材料的主要成分。但络合态重金属自身的物化特性使其形成的水体污染物更加难以处理,并且相关去除技术种类繁多,优缺点各异,缺少系统的综述对其进行总结和探讨。因此,本篇综述总结了铝、铜、铁等几种常见络合态重金属的研究进展且详细探讨了化学沉淀法、高级氧化法、吸附法和电解法等技术的去除机理和优缺点,为今后含络合态重金属废水的净化工作提供思路和参考[2-4]。

1 几种常见络合态重金属的研究进展

1.1 铝络合物

铝是自然界中的常见元素之一,在地壳中的含量仅次于氧和硅,位居第三位,多以硅酸盐及风化产物的形式存在于矿物、岩石、粘土和土壤中。近代以来,随着采矿业和制铝工业的高速发展,铝的产量显著增加,已广泛应用于生产生活的众多领域。然而随着对铝元素的深入研究,学者们发现铝制品具有毒性,打破了一贯以来认为铝呈惰性无毒害的观点[5-7]。铝的化学性质活泼,在不同溶液pH值条件下,以偏铝酸根和铝离子的形式存在,其中铝离子易与络合剂反应生成种类结构多样的络合态铝。络合态铝化学性质稳定,具有极强的耐腐蚀、耐高温特性,受到采矿、燃料、食品加工等多个领域的高度关注[8]。

早在20世纪末,王远亮等对植-铝结合鞣法的机理进行了研究,使用棓酰类、儿茶素类多元酚、鞣酸、黄酮体等有机配体与铝发生络合反应,制备了多种植-铝结合鞣革,所制材料具有良好的稳定性、透气性、耐酸腐蚀、耐湿热等性能,且制作过程无需添加铬盐,可有效避免铬污染。该研究在分子水平上为植-铝络合制革提供了理论依据[9]。同时络合铝在荧光材料领域也表现出了优异的特性。Mark等以3-(4-羟苯基)丙酸为引发剂,通过邻位甲酰化得到苯酚,并通过与邻氨基苯酚缩合得到一种显示大斯托克斯位移的功能化席夫碱铝络合物,可作为一种新型的生物荧光剂[10]。Ikeda等合成了新型的N2O2型二吡啶铝络合物,并探究其与ZnCl2、ZnBr2和Zn(OAc)2络合产物的荧光效应。研究发现,Zn配体的形成使得铝络合物的荧光量子产率显著增强,其荧光波长和强度也发生了较大变化,为金属材料在荧光领域的应用提供了新思路[11]。

1.2 铜络合物

铜是人类发现较早的一种金属,具有熔点低、导热、导电性能好等优点,被应用于环境、电气、机械制造、国防重工等领域。近年来,研究者们成功制备了大量不同功能性的新型络合态铜,并在多领域得到了广泛应用。

周律等研究了三乙醇胺络合铜(C12H30N2O10SCu)对铜绿微囊藻和普通小球藻生长的抑制作用。 研究发现,该络合物可100%抑制铜绿微囊藻的生长,而对普通小球藻的生长抑制率也可达到99.9%,如图1(a)所示;在小球藻的生长抑制实验中,三乙醇胺络合铜可实现99.9%的最大去除率,此研究为解决水华危害提供了新方法,如图1(b)所示[12]。此外,络合态铜也成为医学领域的热点研究内容。Dokken等在室温下通过调节铜和半胱氨酸的摩尔比(1∶2、1∶4和1∶6)合成了笼状的铜半胱氨酸络合物,结构如图2所示。铜半胱氨酸络合物被广泛应用于生物、环境和医学等领域,已证明铜半胱氨酸络合物可使HIV蛋白酶失活,这一研究有助于探究富含半胱氨酸蛋白中的金属结合过程。铜半胱氨酸络合物凭借其独特的生物特性已被应用于植物修复、有毒重金属污染水体和土壤中的深度净化等环境治理工作[13]。

图1 投加络合铜对铜绿微囊藻和小球藻的影响Fig.1 Effects of copper complexation on Microcystis aeruginosa and Chlorella vugaris

图2 不同比例的铜半胱氨酸络合物示意图Fig.2 Diagram of copper cysteine complex with different proportions

1.3 铁络合物

铁是地球上储量仅次于铝的元素,化学性质活泼,常通过失去4s轨道上的两个电子或失去3d轨道上的一个电子的方式完成二价铁和三价铁的转化。溶液中的铁离子与含有氧、氮、磷等元素的配体可形成稳定的络合态铁,已在催化、染料、光化学等多领域得到了广泛研究。

铁络合染料具有色彩鲜丽、耐光照、耐摩擦等特性,被广泛应用于天然蛋白质纤维、皮革、油墨制造等行业。传统偶氮金属络合染料因铬、钴等金属离子的强毒性而饱受诟病,因此研发污染小、毒性低的新型染料一直是学者们的研究重点。李菊霞等利用邻氨基苯酚对磺酸和1,3,5-吡唑啉酮首先合成了偶氮染料母体,然后通过与铁离子络合形成了低毒性、低致病性的环境友好型生态金属络合染料。该方法原料易得、合成简便,有望应用于大规模工业生产[14]。络合态铁由于催化活性高、选择性好等优点已成为聚合、硼氢化、加成、氧化还原、交叉偶联和1,4-加成等有机反应中常用的催化剂。近年来,络合铁催化剂的研究主要集中在其催化的有机反应和配体结构合成等方面,主要结构有二茂铁及其络合物、双齿、三齿、四齿铁络合物等,如图3所示。络合铁催化剂具有高效、迅速等催化特性,是环境、材料等领域的重要研究方向[15]。

图3 铁络合物的几种主要类型示意图Fig.3 Diagram of several main types of iron complex

络合态重金属种类多、结构复杂,利用其自身结构特性和改性手段等方法可将其应用于生产和生活的众多领域。但由于其自身具有较强的毒性,排放大量含有络合态重金属的废水会造成严重的环境污染,且随着生物链的富集最终会威胁到人类的生命健康。因此,研发高效的络合态重金属处理技术成为亟待解决的问题[16]。

2 络合态重金属废水的去除方法和机理

络合态重金属在生产生活中的应用推动了社会的发展,但同时也引起了严重的环境污染问题,针对络合态重金属治理的研究已越来越多,相关理论的完善也逐渐成熟。

2.1 化学沉淀法

化学沉淀法是一种技术成熟、成本低廉、处理效率较高的废水处理技术,已被广泛应用于废水中氟、氮、磷、重金属等污染物的去除。

2.1.1化学沉淀法机理

用于处理络合态重金属废水的化学沉淀法主要有硫化物沉淀法和氢氧化物沉淀法等。其中硫化物沉淀法通常在废水中加入S2-使金属盐以更稳定的硫化物沉淀析出;氢氧化物沉淀法选择碳酸钙、碳酸钠、氢氧化钠和癸酸钠等作为沉淀剂,通过释放氢氧根离子改变溶液化学特性形成沉淀的方式实现络合态重金属的去除。

Fu等使用二硫化碳、甲醛、氨水、碳酸钠在10 ℃条件下合成了一种络合态重金属沉淀剂——1,3,5-六氢三嗪二硫代氨基甲酸酯(HTDC),研究其对CuEDTA的吸附行为。HTDC与CuEDTA中的铜离子结合形成一种沉降性能良好的大分子络合物[Cu3(HTDC)2]n,通过配位沉淀作用来实现CuEDTA中铜离子的去除,反应机理[17]为

3nCuEDTA+2nHTDC→[Cu3(HTDC)2]n+3nEDTA。

(1)

2.1.2化学沉淀法的优缺点

化学沉淀法操作简单、处理能力强,可作用于多种金属种类,但处理效果较差,难以满足排放标准。此外,投加大剂量沉淀剂可能会造成二次污染等环境问题。以硫化物沉淀法为例,硫化物沉淀法操作便捷、技术成熟、成本低,多应用于高浓度络合态重金属废水的净化工作。但硫化物的添加量不易控制,产生H2S等有毒气体;硫化物的沉淀颗粒较小,分离困难,可能造成严重的二次污染,因此开发新型高效的沉淀剂将会是该领域未来的重点研究方向。

2.2 高级氧化技术

由于EDTA、柠檬酸等强配体的存在,使得络合态重金属溶解性好、稳定性强且形态复杂,难以从废水中去除。氧化法主要是通过氧化作用破坏金属与配体间形成的稳定结构,既可以氧化降解有机配体,同时促进游离态的金属离子生成,从而实现对络合态金属的彻底去除。而传统氧化法的去除率较低,易造成二次污染,已逐渐被高级氧化技术所取代。

2.2.1高级氧化技术机理

高级氧化技术是一种在常温常压状态下运行的废水处理技术,通过羟基自由基等基团的氧化作用破坏金属离子与配体之间的强化学键,并以自由离子的形式释放重金属。高级氧化技术对不同络合能力污染物的分解机制也具有较大差异。当金属络合能力较弱时,强氧化性的自由基可直接破坏金属与配体之间的键合;若金属络合能力较强,则通常以金属间置换的方式释放游离金属离子,或将金属离子先氧化为其他络合能力较弱的价态,以便后续处理[23]。

高级氧化技术中,芬顿氧化法是一种高效彻底的处理技术,芬顿试剂(H2O2)被亚铁离子分解为高氧化还原电位的羟基自由基,可有效分解络合态重金属,反应机制如图4所示[1]。但是传统芬顿反应对芬顿试剂和亚铁离子的需求量过大、对溶液pH值条件要求苛刻,易产生重金属污泥等,难以满足实际应用。故而以芬顿原理为基础的光、电、超声芬顿等类芬顿技术备受关注。较多研究选用价格低廉、比表面积大、氧化还原电位较低的零价铁取代传统芬顿法中的亚铁离子。Fu等发现零价铁在酸性环境中易发生表面腐蚀产生氢气和亚铁离子,可与芬顿试剂发生反应产生羟基自由基,反应后得到的三价铁离子可被零价铁进一步还原为亚铁离子。而经破络后产生的游离金属离子可采用沉淀法去除,这一芬顿-化学沉淀联合处理技术的反应机理如下[24]:

图4 络合态重金属的芬顿降解机理示意图Fig.4 Diagram of Fenton degradation mechanism of metal complex

Fe0+2H+→Fe2++H2,

(2)

2Fe3++Fe0→3Fe2+。

(3)

在芬顿法的改善研究中,电芬顿法逐渐受到较多关注。电芬顿法使用铁电极作为阳极,电解产生的亚铁离子与芬顿试剂反应得到羟基自由基。与传统芬顿法相比,电芬顿法具有投资成本低、芬顿试剂和亚铁离子利用率高、工艺清洁、污泥少等优点[25]。Lan等将芬顿试剂在酸性条件下进行电解,采取先破络后絮凝的方法处理EDTA络合铜废水,可实现100%的铜去除率和87%的COD去除率[26]。近年,具有优异吸附和催化性能的铁基纳米复合材料被广泛应用于高级氧化技术中。Liu等以阳离子交换树脂(D-001)为载体,通过添加水合氧化铁(HFO)制备了纳米复合材料(HFOD)。HFOD在体系中既可以产生羟基自由基,又具有催化性能,可通过离子交换和内层配位作用有效去除柠檬酸铜,反应机理如图5所示。HFOD具有良好的稳定性和再生能力,在处理络合态重金属废水领域具有不可小觑的发展前景[27]。

图5 纳米复合材料HFODs对柠檬酸铜的降解机理示意图Fig.5 Diagram of degradation mechanism of Cu(Ⅱ) citrate by polymer-supported nanosized HFODs

随着对新能源的深入研究,发现光催化氧化技术对络合态重金属废水具有优异的去除效果。光催化氧化法常用TiO2、ZnO和SnO2等作为催化剂,并利用充足的光能,促使电子从价带到导带,产生可以用作还原/氧化剂的电子/空穴对,可得到高密度的羟基自由基,从而打破络合结构,得到游离的金属离子[28]。Salama等使用光催化氧化充分混合反应器研究Ni-EDTA的降解行为。研究发现:光源、TiO2和氧气是光催化反应缺一不可的因素;且溶解氧浓度、催化剂浓度和光强的改变都会影响电子/空穴生成速率,最高可实现大于80%的Ni-EDTA降解效率,证实了光催化法处理络合态重金属的可行性[29]。Yang等使用TiO2光催化氧化法去除Cu-EDTA,发现TiO2经光激发可产生电子和空穴,从而产生具强氧化能力的羟基自由基,打破了Cu-EDTA的络合结构释放金属离子并使其在阳极沉淀,反应机理如下[30]:

TiO2+hv→h++e-,

(4)

h++OH-→·OH,

(5)

Cu-EDTA+·OH/h+→Cu2++CO2,

(6)

e-+Mx+→TiO2+Metal。

(7)

光催化氧化法适用于多种含络合态重金属废水的治理。在自然条件下便可实现有机配体转化为CO2、NH3或其他低分子量的有机物。但是,电子和空穴容易复合,沉积的重金属会占据光催化剂的活性中心,降低光催化剂的光催化活性。研究发现,光催化氧化法和其他方法的联合治理技术可以取得较好的效果。Lee等人将Cu-EDTA的光催化反应与TiO2纳米纤维的吸附作用相结合。Cu-EDTA被TiO2氧化释放铜离子,铜离子均匀吸附在TiO2纤维表面且易于回收,作用机理如图6所示[31]。该体系可使用氢气发电作为能源,生产清洁水,高效回收铜离子。Liu等制备了一种高度有序的TiO2纳米管,研发了以TiO2纳米管作为阳极降解氧氟沙星,以钛板为阴极沉积铜离子的光电催化体系。与光催化、电化学或直接光解等单方法相比,光电催化法效果显著,对氧氟沙星和铜离子的去除率分别可达93.3%和76.8%,降解机理如图7所示[32]。

图6 光催化反应与TiO2纳米纤维体系降解机理示意图Fig.6 Schematic diagram of photocatalytic reaction and degradation mechanism of TiO2 nanofiber system

图7 光电催化体系降解机理示意图Fig.7 Schematic diagram of degradation mechanism of photoelectric catalytic system

2.2.2高级氧化技术的优缺点

高级氧化技术凭借羟基自由基的强氧化性可以更彻底打破络合结构,具有极强的金属去除能力。但其成本较高、游离的金属离子较难回收、实际工业废水中污染物种类和含量难以准确评估,增加了高级氧化技术的选择使用难度。因此开发更高效且成本低廉的新体系或者与其他方法联合使用将是该领域未来的主要研究方向。

2.3 吸附法

吸附法通常分为物理吸附和化学吸附。物理吸附指吸附剂与溶质之间凭借范德华力而产生的吸附,主要依赖于吸附材料的多孔结构,但此法选择性差、去除率较低且吸附质难以固定于吸附剂表面的特定位置。化学吸附指吸附剂与溶质发生化学反应,通过化学键或络合的形式发生吸附,故而化学吸附的去除效率更高、牢固程度更强,从而得到更多应用。

2.3.1吸附法机理

吸附剂材料通常具有比表面积大、独特的孔径和表面结构、原料易得、良好的可再生能力和机械强度等特性,常见的有活性炭、分子筛、天然粘土及新型合成材料等。早在20世纪,研究者们已经开始了对络合态重金属治理的研究和探索。Zhang等分别研究了沉淀法和活性炭吸附法对Cu-EDTA的去除,结果表明使用沉淀法的铜络合物去除效率仅为36.5%;使用吸附法时,在弱酸性环境中可达到98%的去除率。但是由于水体中氢氧根与铜配体竞争活性炭表面的含氧基团,因此在碱性环境中很难发生吸附[33]。由于活性炭成本较高,研究者选择了许多成本更为低廉的替代吸附剂。Özacar等研究松木屑末对金属络合染料Lanasan Brilliant Blue CFB-A和Lanasan Yellow CFB的吸附行为,实验结果显示松木屑表现出极强的络合态重金属去除潜力,但该方法对吸附剂粒径、投入量和溶液pH值要求较高,难以满足工业需求[34]。虽然使用天然吸附材料去除络合态重金属废水仍存在很多不足,但这些材料具有造价低廉、再生性好、环境友好等优点,使其具有可观的研究价值。同活性炭相似,树脂材料较早便引发关注。Dang等研究了离子交换纤维对金属氰络合物的吸附性能,制备了一种基于离子交换树脂的新型材料。该材料在室温、弱碱性环境中对铜氰和锌氰络合物表现出优异的吸附能力[35]。Fu探究了磁性阴离子交换树脂和阳离子交换树脂及其组合工艺对铜离子、镍离子和单宁酸的去除能力。研究发现,两种树脂的协同作用对单宁酸铜络合物具有较强的去除能力[36]。但这类吸附剂在技术和经济上存在许多缺陷,因此研发新型吸附剂依旧是该领域的研究重点。较多的研究者尝试将活性纳米粒子负载于树脂中,制备了多种高性能的纳米复合材料。李庆等依据软硬酸碱理论合成了一种三维多孔的锆-有机骨架(Zr-MOF),并研究其对亚甲基蓝、阳离子艳红和阳离子嫩黄的吸附行为。研究发现,由于孔道尺寸的限制作用,Zr-MOF对小分子染料的去除具有良好的选择能力,且吸附效率均在79%以上[37]。Zhang等将氧化锆填埋在阴离子交换树脂中制得了一种新型纳米复合材料HZO-201,并将其用于吸附柠檬酸铜。铜离子、柠檬酸盐和纳米HZO形成稳定的三元络合结构Zr-O-Cu,以整体去除的形式完成柠檬酸铜的深度净化,吸附机理如图8所示。该复合材料的吸附效率高、再生能力强,可被多次重复利用,为络合态重金属的去除提供了新思路[38]。

图8 HZO-201与柠檬酸铜的吸附机理示意图Fig.8 Adsorption mechanism diagram of HZO-201 and copper citrate

2.3.2吸附法的优缺点

吸附法操作简便、处理量大、处理效率高、不易产生二次污染,材料易制备、可再生性好;但对pH值和温度等吸附条件要求较严格、吸附剂的使用寿命短等局限性也限制了其发展。目前,吸附法去除络合态重金属的研究仍处于起步阶段,尽管一些吸附剂去除效率较高,但其成本和可再生性能等问题仍难满足实际工程的要求。因此,制备高效、低成本的吸附材料将是今后研究的重点[39]。

2.4 电解法

早在20世纪,英国已经开始使用电解法处理废水,但由于电力条件的限制并未得到推广。随着电力行业的快速发展,电解法再次引起人们的重视。传统的电解法使用二维平板电极,其有效电极面积小,导致传质受到限制,然而实际生产需要传质效率和电流效率更高的电解反应器。因此,对工业级高效反应器的开发已成为该领域的重点研究方向[40]。

2.4.1电解法机理

电解法是一种将电能转化为化学能的方法,电流通过阴极和阳极引发氧化还原反应,利用电极与电解质界面上发生的电化学反应实现高纯物质合成、材料表面加工等工业用途。研究者发现将待处理废水暴露于外部直流电时,废水中金属离子与高浓度溶液分离并在阴极沉积,还原性离子在阳极被释放,从而实现金属离子的去除[41]。Thien通过控制电极材料、pH值、工作温度和时间等因素,显著降低了废水化学需氧量和金属离子的含量,并在反应过程中产生氢气以提供绿色能源[42]。大量研究表明电解法具备去除复杂废水中金属离子的潜力,因此学者们开始尝试利用电解法实现对络合态重金属的去除。Gyliené等报道了一种处理EDTA络合镍、锌、钴、镉、钙、镁等络合物的方法,配体中的金属离子通过添加沉淀剂先被铜离子取代形成了易通过电解法被去除的Cu2EDTA·4H2O,从而实现了水体净化[43]。Guan等采用电絮凝法和电芬顿法的协同处理技术用于去除Cu-EDTA。通过改变溶液酸碱条件,H2O2浓度和电流密度等影响因素可实现超过90%的络合物去除率。但此方法仍需进一步通过吸附、混凝、共沉淀和阴极还原等工艺去除铜离子[44]。这些研究可以看出单一的电解法很难彻底去除络合态重金属,因此开发其与多种技术的协同净化系统已成为新的研究方向。Xie等提出一种两步电絮凝去除Cu-EDTA的体系。在缺氧Fe-EC过程中,Cu-EDTA迅速被转化为Fe(Ⅲ)-EDTA,通过有氧电絮凝产生的羟基自由基和活性氧促进了Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)-EDTA的有效循环,从而实现了去除Cu-EDTA的目的,反应机理如图9所示,为探索其他络合态重金属的去除提供了思路[45]。

图9 两步Fe-EC体系的Cu-EDTA降解机理示意图Fig.9 Cu-EDTA degradation mechanism diagram of two-step FE-EC system

2.4.2电解法的优缺点

电解法处理络合态重金属操作方便、处理效率高,可适用于处理高浓度废水。然而,电解工艺运行所需的电能较高、可溶性阳极材料易消耗、电极易钝化等问题大幅提高了应用成本,此外,不适用于低浓度废水的处理、易产生二次污染等问题严重限制了电解法的实际应用。为了解决这些问题,通常可利用电解法和其他技术协同处理络合态重金属废水,使去除效率得到进一步提高。然而,较高的电能需求和昂贵的电极材料消耗,以及复杂系统中有机物去除不彻底等问题,可能会继续限制电解法的推广应用。

2.5 去除方法综合分析

络合态重金属在生产生活中扮演着各种重要的角色。然而,过量排放会危害环境和人体健康,因此络合态重金属的治理仍是环境领域的重要挑战。本综述阐述了多种去除络合态重金属的方法及其相关的去除机理、优化思路及优缺点。化学沉淀法是一种成熟的处理技术,但因需投加过量的沉淀剂易造成二次污染而饱受诟病;高级氧化技术产生具有强氧化能力的羟基自由基,使得络合态重金属的去除更加彻底,但是目前仍处于实验室阶段,优化操作条件和降低化学成本将一直是高级氧化技术的研究重点;与其他技术相比,吸附法表现出极具潜力的应用价值。较多研究者致力于研发具有效率高、选择性好、循环再生能力强的吸附材料,为实际生产应用提供了可行的技术支持;电解法由于电极材料和电能的高消耗,仍未得到广泛应用,但其较高的去除率和广泛的适用性依然是研究的重要内容。此外,处理络合态重金属的方法还有很多,比如生物法、膜分离法、置换共沉淀法等[46]。通过比较多种去除方法发现,由于技术性和经济性的不同,单一方法通常难以满足日益严格的废水排放标准。因此,对各种方法的优化和开发多种技术的协同处理系统将是今后络合态重金属治理领域的重点研究内容。

3 结论与展望

重金属元素在人类社会的发展史上一直发挥着重要的作用,在化工、环境、医学等领域已得到广泛应用。随着经济的发展,金属元素的过度使用、肆意排放对环境和生命健康造成了严重的危害。其中络合态重金属废水的治理问题一直是该领域研究的重点。为了达到日益严格的废水排放标准要求,尽管企业增大药剂投加量、改进处理工艺、投入更多经费,但仍收效甚微,故对当前方法的总结和新工艺的开发变得尤为重要。本文主要介绍了铝、铜、铁几种常见络合态重金属的研究进展,并详细分析了化学沉淀法、高级氧化技术、吸附法和电解法几种常见技术的优缺点和未来研究方向,如图10所示。有机络合剂的多样性和重金属元素的广泛应用,使得废水中络合态重金属的种类和存在形式尤为复杂,络合态重金属通常具有良好的溶解性,能够稳定存在于较宽的温度和pH值范围内,去除难度极大,因此相关去除技术一直是环境科学领域的重点研究方向。随着研究的深入,学者们已研究出较多处理技术,但是运行成本高昂、易产生二次污染、难以达到排放标准等瓶颈仍然没有得到突破。在将来的研究中,完善满足深度净化标准且能够高效快速去除络合态重金属将是主要的研究方向;此外两种或多种方法协同处理的新体系可能会得到进一步的研发和应用,例如吸附与高级氧化技术的协同作用既可以凸显高级氧化技术的强氧化破络能力,也可以发挥优异的吸附选择性能、材料易回收等优势,此体系可以有效提高络合态重金属的净化深度,实现经济和环境的可持续发展。

图10 常见络合态重金属及净化技术示意图Fig.10 Schematic diagram of common heavy metalcomplexes and purification technologies

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