重金属污染的水体不仅会毒害水生生物,而且还会间接或直接危害人体健康,特别是重金属具有不可生物降解性、致畸、致癌并通过食物链富集等特点,若未经妥善处理,将会带来极大的环境风险。
近年来,我国锑矿大量开发使广东、湖南等地区受到较严重的锑污染,矿区尾矿及周边农田、土壤、地表水、地下水、沉积物等均可检测到一定浓度的锑[14]。锑并非人体必需元素,并会对人体造成肌痛、腹部绞痛、腹泻、皮疹及心脏毒性,同时还会抑制造血细胞中DNA的修复[15-16]。由于其潜在的健康风险,我国饮用水标准(GB5749-2006)规定锑的浓度限值为0。005 mg/L。
1。2。2 重金属废水的治理技术
国内外常用的重金属废水治理方法主要有:
(1)化学沉淀法。向废水中投加化学沉淀剂或调节pH,使重金属生成难溶化合物或氢氧化物,并通过过滤和化合物分离等环节让重金属从水体中分离出来。虽然该方法操作工艺简单,但产生的沉淀物脱水困难、处置量大、易带来二次污染。
(2)离子交换法。它通过固相离子交换剂与液相中重金属离子可逆交换,从而降低溶液中金属离子浓度。虽然该法具有处理量大、出水水质好、能循环利用等优点,但是需要合适的预处理,由其选择性对于不同重金属溶液,需要更换树脂,处理成本高,容易发生污染。因此,离子交换法用于重金属废水处理同样存在一定的局限性。
(3)电解法。利用废水中重金属离子通电时在阳极和阴极发生氧化还原反应,在阴极还原析出,实现富集回收。电解法所需的化学药剂少、操作简单并且易于回收重金属资源,但是运行中要消耗大量电能,成本很高,并且电极板容易发生腐蚀损耗,仅适合高浓度重金属离子废水,从而限制了其在重金属废水处理中广泛应用。
(4)吸附法。利用具有高比表面积或特殊基团的吸附剂吸附重金属离子达到去除净化的方法。常用的吸附剂有:活性炭、分子筛、沸石、纳米材料、树脂材料、高分子吸附剂等[17]。吸附法虽然净化效率高、操作简单,但吸附剂的价格往往很昂贵。近年来,制备价格低廉、效果良好的吸附剂备受各学者的关注。
1。3 Fe-Mn双金属材料制备及应用
由于化学沉淀法、离子交换法、电解法、膜分离法和反渗透法均在经济和工艺上有一定限制,相比而言,吸附法操作更简单、处理效果更好并且更节省成本,近年来诸多学者对吸附剂的制备与应用进行了深入的研究,其中铁-锰双金属氧化物由于其对某些重金属(铅、镉、铬、锑)及高毒害(砷、硒)污染物有良好的吸附能力,受到广泛关注。An 和 Zhao用淀粉或羧甲基纤维素为稳定剂制备了稳定的铁-锰双金属纳米颗粒[18],据报道,其在pH为5。5时对As(Ш)、As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为338 mg/g 、272 mg/g,吸附能力强于很多吸附剂(合成的水钠锰矿对三价砷吸附容量为7。5 mg/g[19];二氧化锰吸附容量为13。5 mg/g[20])。Yang等通过对金属有机化合物的热分解合成了多孔磁性铁锰氧化物,并且对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅳ)有很强的吸附去除能力[21]。G。 Zhang等用KMnO4、FeCl3·6H2O和FeSO4合成铁锰摩尔比为6:1的铁-锰双金属氧化物,其对P的最大吸附容量为36 mg/g[22]。Xie等分别以淀粉和羧甲基纤维素合成稳定的铁锰双金属纳米材料,研究表明,以淀粉为稳定剂合成的Fe/Mn双金属对四价硒的吸附去除效果最好,而以CMC合成的在土壤中粒子的迁移性能更好[23]。该项技术可用于受硒污染的土壤和地下水的原位修复,意义深远。刘峰等以Sb(Ⅴ)、Cd2+为对象,考察了铁锰复合氧化物对二者单独存在和共存体系下的吸附性能[23]。研究表明,单独存在体系对Sb(Ⅴ)和Cd2+吸附常数KF分别为0。48 和1。13 L·mg-1,而复合体系中则分别提高至1。88和1。51 L·mg-1;同时单独存在体系中最大吸附容量分别为1。12和0。21mmol·g-1,在共存体系中则提高至1。43和0。32 mmol·g-1,说明两者共存能提高吸附效果。该研究发现表明:对于含Sb(Ⅴ)、Cd2+等多种重金属共存的受污染水体,铁锰复合氧化物有良好的应用前景。文献综述