目前,处理水中重金属的方法主要分为三大类:物理法,化学法和生物法。物理法中,吸附最为常用,离子交换法可以选择性去除水中重金属,膜分离法效果显著但成本高。化学方法中,处理难溶于中性或仅溶于酸或碱的重金属采用中和沉淀法。而不易沉淀的离子则可以用硫化物沉淀法予以处理。生物方法中,在被污染水域中以种植改良品种的藻类浮萍吸收水中重金属离子的方法被称为植物净化法,而投放微生物的相应的方法则被称为微生物处理技术。
物理方法中的吸附法是目前使用最多的处理重金属废水的方法之一,它具有效率高,二次污染小等特点而被广泛关注,而该领域现在的热门研究方向就是开发新的兼具经济优势和处理效果的吸附剂,现在被广泛使用来处理被重金属污染的水体的吸附剂主要有活性炭、活性污泥、矿物材料几种。生物炭则是一新型的具有广泛优点的吸附剂,它孔隙度好,比表面积大因此其吸附能力非常优秀,兼之来源广泛[3],因此它能够很好地替代传统吸附剂对重金属污染废水进行吸附处理。
1。2重金属废水的来源以及不利影响
重金属废水来源广泛,主要途径有选矿厂尾矿排水,矿山坑内排水,废石场淋浸水,有色金属加工厂酸洗水,有色金属冶炼厂除尘排水,电镀厂镀件洗涤水,钢铁厂酸洗排水,以及农药、油漆、染料等诸多工业废水[3]这些废水中有许多危害健康的重金属:汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)等。而上述不同途径所排放的废水中,其中的重金属种类也各不相同,如:电镀厂主要排放含Cd3+、Pb4+、Cr6+的废水,现在电镀厂的电镀工艺一般有三个部分,每一部分都会造成重金属污染:前处理工艺、电镀工艺、后处理工艺。其中漂洗镀件的废水排放量最大,其中重金属含量也相对较高。是电镀厂排放的重金属废水的最主要来源之一。在镀件的漂洗过程中,冲洗镀件的漂洗液会带入大量污染物质;除了镀件的漂洗液,镀件的镀液也是污染源之一[4]。电镀厂排放的工业生产废水具有大量的对环境和人体有害的重金属离子,在加工镀件的过程中,还会用到光亮剂之类的添加物,它们对水体的污染也是相当的严重[5]。如果不对这些废水进行处理就通过管道直接排至天然水体中,将会造成严重地污染,对社会安全和人体健康造成严重的危害。
矿场产生的废水也是一种主要来源,且它的组成成分比电镀厂的重金属废水的成分更为复杂,它不仅包括了在开采过程中用于清洗冲刷时带出大量金属盐及单质的废水,还有浮选矿石所必须的各种药剂,这些药剂既有有机类也有无机类,甚至包括了各种氰化物,这就是此种废水成分极为复杂的主要原因。矿场排放的重金属废水主要含有Cd3+、Pb4+、Cr6+、Hg2+、Zn2+等[6]。有资料显示,早在1992年,我国有色金属选矿厂每年排出的废水就已达到约2亿m³,占到了有色金属工业排出废水的30%左右[7]。如此巨大的排放量,足以说明矿场废水是我国重金属污染的主要来源之一,急需治理。而在各类的重金属应用中,Hg的应用极为广泛,许多的工艺都需要Hg作为原材料,而如此无节制的使用Hg使世界上每年以各种途径排放至环境中的各种形态的汞约为一万五千吨至三万吨左右[8]。在金属工业领域中,还有一种重金属污染废水的来源是金属加工厂排放的工业废水,在加工金属构件的过程中,为了处理原材料由于储存不当或运输时产生的锈迹,通常会采用酸洗的方法,酸洗就是指用盐酸或硫酸等的稀溶液擦洗锈迹表面,使被氧化的锈迹溶于酸液中,让原材料仅仅余下加工所需要的单质。而这一过程中,溶于酸液中的金属氧化物会形成酸性离子废水,由于现代工业铁是最为广泛使用的金属,所以绝大部分酸洗后产生的废水里的重金属离子以二价铁和三价铁为主。除了金属加工行业其余某些用到金属的行业也会有重金属废水产生,如医疗行业,制造蓄电池的化工产业等。重金属废水进入水体后,主要有两个去处,水生物和鱼类吸收掉一部分重金属,水中的各种有机或无机胶体物质还有由细菌或微生物组成的微粒物质吸附了大部分重金属,这类物质具有很强的絮凝能力,经过聚集后沉淀于水体底部。重金属在水中的浓度并不是始终不变,水的温度和pH值等因素会影响其浓度,由于冬季水温低,重金属盐类在水中溶解度小,重金属盐类会被大量吸附而沉淀于水体底部,导致水中浓度变小;而夏季却不然,由于水温高,重金属溶解度变大而导致水体中重金属浓度增加。因此被重金属废水污染过的水体,在很长一段时间内都具有严重的危害性[9]。重金属中毒的症状有恶心呕吐、全身乏力、皮肤坏死、呼吸道疾病、昏迷甚至死亡等[10]。重金属中毒还会导致免疫力下降、恶性肿瘤等许多慢性多发病。