絮凝法在重金属废水处理中的研究进展与应用
朱四琛，孙永军，孙文全，肖雪峰，刘鉴雯，陈傲文
【摘 要】摘 要 絮凝法是去除重金属的重要方法之一，其中重金属螯合捕集絮凝剂的选用尤为关键。重金属螯合捕集絮凝剂可分为无机高分子絮凝剂、有机合成絮凝剂、改性天然高分子絮凝剂以及微生物絮凝剂。其中，有机合成絮凝剂根据相对分子质量大小可分为有机合成低分子絮凝剂与有机合成高分子絮凝剂两类；改性天然高分子絮凝剂按照改性材料可分为改性壳聚糖类高分子絮凝剂、改性淀粉类高分子絮凝剂以及改性纤维素类高分子絮凝剂。文中对重金属螯合捕集絮凝剂的絮凝性能进行了综述，并对絮凝去除重金属的机理进行了讨论，在此基础上，对重金属螯合捕集絮凝剂的制备工艺优化和发展前景进行了分析与建议。
【期刊名称】净水技术 【年(卷),期】2018(037)011 【总页数】11
【关键词】关键词 絮凝法 重金属 高分子絮凝剂 螯合
朱四琛,孙永军,孙文全,等.絮凝法在重金属废水处理中的研究进展与应用[J].净水技术,2018,37(11): 40-50.
Zhu Sichen,Sun Yongjun,Sun Wenquan,et al. Research progress and application of flocculation process in heavy metal wastewater treatment[J]. Water Purification Technology,2018,37(11): 40-50.
[基金项目] 国家重点研发计划资助(2017YFB0602500)；国家自然科学基金项目(51508268)；江苏省自然科学基金项目(BK20150951)；中国博士后科学基
金资助项目(2016M591835)
近年来，随着冶金工程、金属电镀、电池制造等重金属污染工业的快速发展，含有大量重金属离子或重金属化合物的废水被排入自然水体中，对生态环境造成了严重的破坏。Zn、Cu、Hg、Cr等大多数重金属对水生生物以及人类具有毒害和致癌作用，当其被排放到水环境中时，不能被生物降解并倾向于在生物体内发生积聚，会对人类和受纳水体的动植物群体造成严重威胁[1]。其中，Zn作为人体健康所必需的微量元素，在活体组织调节中起着重要作用；但当Zn过量时会导致血红细胞功能恶化、肠胃炎等病症[2]。Cu则与生物体新陈代谢的质量密切相关，当人体过量富集Cu2+时会引起腹泻、筋肉痉挛等症状，甚至发生昏迷[3]。重金属废水的治理刻不容缓，而如何做到无害化的高效处理成为了一个全球性难题[4-5]。
由于Hg、Pb、Cu、Cd、Ni等重金属具有不可降解的特点[6]，只能通过改变其存在方式、转化形态来达到去除的效果。目前常见的方法可分为物理法、化学法、生物法三类。
物理法以离子交换法、气浮法、絮凝法为代表。离子交换法针对的是溶解态的重金属离子，通过离子交换材料吸附置换溶液中的重金属离子达到净化的效果，此方法处理较为彻底，但适用范围有限，容易造成二次污染。气浮法利用表面活性物质使重金属析出并粘附于上升气泡表面，从而使重金属离子得以上浮去除，具有处理量大、操作速度快等优势，不足之处是出水盐分高且浮渣难以控制。絮凝法是向重金属废水中投加一种或多种絮凝剂，依靠絮凝剂电中和、吸附架桥、螯合沉淀等作用去除重金属，是一种高效、经济、便捷的方法，在重金属去除领域得到了广泛应用。
化学法主要以氧化或还原为反应机理，最具代表性的是铁氧体(ferrite)沉淀法和电化学还原法。其中铁氧体沉淀法利用Fe2+的还原性将废水中的重金属离子价态降至最低，再利用双氧水的强氧化性生成溶解度极低的金属氧化物，这种方法适用于高浓度、成分复杂的重金属废水，但工艺流程复杂、能源利用率较低。电化学还原法则是通过阴阳极的协同作用，在还原重金属离子价态的同时生成氢氧化物沉淀，此方法工艺流程简单但对反应初始条件要求苛刻，适用范围较窄。
生物法以安全无毒、无污染著称，主要包括吸附与絮凝两大类。其中，生物吸附法主要利用微生物细胞的特殊结构或者胞外聚合物的特性达到对重金属的吸附作用，具有快速、廉价、可高效回收重金属等优点，但由于微生物培养、驯化过程操作难度高的限制，并没有得到广泛应用。相较于生物吸附法，生物絮凝法不仅可以利用微生物细胞特殊结构和胞外聚合物达到去除重金属的效果，而且特定微生物的代谢产物具备螯合捕集重金属离子的功能，极大提高了重金属的去除效果，不足之处是此类生物螯合捕集絮凝剂提纯工艺复杂、难以保存。 絮凝法作为处理重金属废水的一种重要方法，能高效去除重金属，是较为简单、快速、低成本的方法[7]。区别于可以被氧化分解而去除的一般污染物质，重金属具有不可被降解的特性，而针对重金属在废水中的存在形式，絮凝法通过选用合适的絮凝剂，高效去除溶解态的重金属离子和附着在悬浮物或胶体颗粒表面的化合态重金属。常见的重金属螯合捕集絮凝剂从组成上可分为无机高分子絮凝剂、有机合成絮凝剂、复合絮凝剂[8]、改性天然高分子絮凝剂以及微生物絮凝剂，其中有机合成絮凝剂按照相对分子质量的高低又可分为有机合成低分子絮凝剂和有机合成高分子絮凝剂；改性天然高分子絮凝剂根据多糖的种类，
絮凝法在重金属废水处理中的研究进展与应用
