淺談絮凝法在重金屬廢水處理中的研究進(jìn)展與應(yīng)用

燕超超

【摘 要】絮凝法被廣泛使用在重金屬水廢水處理過程中，可以起到水質(zhì)凈化作用。文章通過對絮凝劑種類進(jìn)行闡述，分析了絮凝劑在廢水處理中的應(yīng)用機(jī)理。

【關(guān)鍵詞】絮凝法;重金屬廢水處理;研究進(jìn)展;應(yīng)用

一、引言

近年來，隨著城市化進(jìn)程不斷加快，冶金、電鍍、電池等制造行業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致重金屬污染情況日益嚴(yán)重，排放到水體中會(huì)引起水污染，給周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。尤其是銅、汞（鉛、砷、鎘、汞）等重金屬元素會(huì)對產(chǎn)生毒害和致癌作用，如果排放到水環(huán)境中，不能被生物降解，在生物體內(nèi)大量堆積，嚴(yán)重影響人體生命健康安全。如果血紅細(xì)胞吸收過量的鋅元素，會(huì)使血紅細(xì)胞出現(xiàn)惡化。當(dāng)人體吸收過多的銅離子會(huì)引起腹瀉、甚至發(fā)生昏迷現(xiàn)象。需要采取有效的方式對重金屬廢水進(jìn)行處理，解決水污染問題?，F(xiàn)階段在進(jìn)行重金屬元素去除過程中常見的有三種方式，物理法，化學(xué)法以及生物法。

物理方式主要是通過離子交換、絮凝法實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。絮凝法通過向重金屬廢水中添加一種或者是多種絮凝劑，通過在特定pH環(huán)境下的中和、吸附等作用除去金屬離子。離子交換法是通過離子交換材料進(jìn)行吸附，實(shí)現(xiàn)金屬離子的凈化，避免出現(xiàn)二次污染。使用化學(xué)方式，主要是通過化學(xué)反應(yīng)，以氧化反應(yīng)或者是化還原反應(yīng)作為機(jī)理，最具代表性的使用鐵氧體沉降法以及電化學(xué)反應(yīng)還原法。主要是通過二價(jià)鐵離子的還原性，將重金屬離子價(jià)態(tài)降到最低，然后使用強(qiáng)氧化劑過氧化氫。生成溶度低的金屬氧化物，這種方式只適合濃度高、成分復(fù)雜的重金屬廢水處理。生物方式主要使用微生物細(xì)胞特有的胞外聚合物特性，對重金屬物質(zhì)進(jìn)行吸附，這種方式操作簡單、成本較低、能有效回收重金屬。

絮凝法在進(jìn)行重金屬廢水處理過程中是一種高效的處理方式，操作簡便、成本低，能有效的去除污染物質(zhì)，絮凝法主要是通過是絮凝劑去除溶液中重金屬離子。本文重點(diǎn)針對絮凝劑進(jìn)行分析，促進(jìn)絮凝法在重金屬廢水處理中的應(yīng)用。

二、絮凝劑種類

（一）無機(jī)高分子絮凝劑

無機(jī)高分子絮凝劑具有高效、可降解、成本低的優(yōu)勢，在污水處理過程中被廣泛使用。我國使用的無機(jī)高分子絮凝劑來說，主要是以鋁鹽、鐵鹽以及復(fù)合鹽類作為主要成分，包括聚合氯化鋁以及聚合硫酸鐵等物質(zhì)，在進(jìn)行廢水處理過程中形成膠粒物質(zhì)或者是氫化物沉淀（氫氧化物沉淀吧）。通過絮凝劑吸附作用，除去重金屬離子，實(shí)現(xiàn)污水的處理。目前，隨著化工工藝不斷發(fā)展，在絮凝劑選擇過程中可以使用PFS（復(fù)合硫酸鐵）除去自來水廠中超標(biāo)的Sb。與此同時(shí)，必須要保證加入的PFS投放量是每升12.3毫克，才能充分發(fā)揮凈水作用，提高絮凝劑的吸附能力。

（二）有機(jī)合成絮凝劑

有機(jī)合成絮凝劑主要包括有機(jī)合成的分子絮凝劑以及高分子絮凝劑。對于有機(jī)合成的分子訓(xùn)絮凝劑來說，在使用過程中，需要考慮重金屬離子的分布狀態(tài)。目前，廣泛使用的是重金屬捕集劑氨基二硫代甲酸鹽。他具備較高的螯合能力，形成不溶的金屬螯合物，與此同時(shí)，還可以使用三硫代碳酸鹽。進(jìn)行親核反應(yīng)過程中出去廢水中的離子。對于廢水中銅離子來說，使用DTC（二硫代氨基甲酸鹽）去除率高達(dá)99%以上。對于有機(jī)合成高分子絮凝劑來說，在進(jìn)行絮凝劑選擇過程中要和重金屬螯合劑發(fā)生反應(yīng)，能有效地對重金屬離子進(jìn)行去除，提高捕集能力 [1]。

（三）改性天然高分子絮凝劑

在改性天然高分子絮凝劑選擇過程中，需要選擇合適的有機(jī)高分子材料，通常情況下使用的是殼聚糖、纖維素等常見的環(huán)保無毒材料。它們存在較大的分子結(jié)構(gòu)，表面具有活性基團(tuán)，能有效地對金屬離子進(jìn)行吸附螯合在進(jìn)行殼聚糖高分子絮凝劑選擇過程中，殼聚糖能和溶解態(tài)的重金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。進(jìn)而改善殼聚糖的親水性，能以特定的離子體進(jìn)入結(jié)構(gòu)單元中，提高重金屬離子的捕捉能力。使用改性淀粉類高分子絮凝劑淀粉，是自然界中含量最為豐富的天然高分子聚合物，它的成本低能，具備可生物降解多糖。在此過程中，通過擴(kuò)展單一官能團(tuán)進(jìn)行改性，提高分子表面的活性位點(diǎn)，進(jìn)而能有效降低分子表面產(chǎn)生的吸附干擾，提高捕集作用 [2]。

（四）微生物絮凝劑

微生物絮凝劑通常是有微生物自身或者是微生物在代謝過程中形成的具有高度絮凝活性的天然高分子物質(zhì)，它的化學(xué)式都是為多糖，具有較高的熱穩(wěn)定性，由纖維素、核糖等高分子物質(zhì)組成，微生物絮凝劑在進(jìn)行反應(yīng)過程中，分子表面附著和重金屬離子起到配位作用的羥基、羧基等。一方面，它能有效增加絮凝劑活性位點(diǎn)，起到較高的螯合吸附作用，另一方面，微生物絮凝劑分子表面浮著著和重金屬離子，起到配位作用的基團(tuán)，能有效地對重金屬離子進(jìn)行捕捉。例如：使用微生物絮凝劑能有效地對鉛離子進(jìn)行去除，去除率可以高達(dá)92%以上。與此同時(shí)，使用含有一定金屬離子的微生物絮凝劑能提高活性，加大重金屬的去除效率[3]。

三、絮凝法在重金屬廢水處理中的應(yīng)用機(jī)理

通常情況下，冶金、電鍍等行業(yè)排放的污水中含有大量的重金屬離子，包括其他的重金屬污染物的配位化合物。絮凝法主要是向污水中添加一定量的絮凝劑，通過絮凝劑提供大量的配位離子，強(qiáng)烈的吸附懸浮物，或者是膠體顆粒。在離子群的作用下，在反應(yīng)體系中形成穩(wěn)定的膠體，分布在溶液中，此時(shí)能有效地結(jié)合溶液中的懸浮物，形成小分子不溶物。通過架橋方式形成大顆粒，然后通過絮凝劑的王卜元掃作用進(jìn)行沉降，進(jìn)而除去非溶解狀態(tài)的重金屬。絮凝劑通過自身強(qiáng)有力的吸附作用，和螯合物進(jìn)行架橋牽連，形成微絮體。再加上自身的捕卷性能，促使微絮體形成大體積的絮體加速沉降（見下圖一） [4]。

四、結(jié)語

綜上所述，在重金屬廢水處理過程中，隨著絮凝劑的研究不斷深入，種類不斷增多，絮凝劑對廢水各種pH環(huán)境的適應(yīng)度較高，應(yīng)該充分發(fā)揮絮凝法的作用，使用無機(jī)、有機(jī)、微生物等多種類型的絮凝劑，能有效地提高重金屬的去除效果，實(shí)現(xiàn)中金屬廢水處理的達(dá)標(biāo)排放或回用。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，在進(jìn)行生物制絮凝劑選擇過程中，可以研究利用基因工程，改善的絮凝劑誘變育種，可進(jìn)一步提高重金屬離子的去除效率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]上海同昕環(huán)境科技有限公司.一種含重金屬的廢水處理系統(tǒng)及方法：中國，CN201710693450.7[P].2019-02-26.

[2]佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院.一種處理重金屬離子廢水的電絮凝裝置及方法：中國，CN201811436269.9[P].2019-01-15.

[3]南京鑫豪高分子材料有限公司.一種重金屬螯合劑使用方法：中國，CN201710815535.8[P].2019-03-19.

[4]中南大學(xué).一種用于重金屬廢水處理過程的多工況協(xié)調(diào)優(yōu)化方法：中國，CN201811224556.3[P].2019-01-18.