淺談絮凝法在重金屬廢水處理中的研究進展與應用

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，可以起到水質凈化作用。文章通過對絮凝劑種類進行闡述，分析了絮凝劑在廢水處理中的應用機理。

【關鍵詞】絮凝法;重金屬廢水處理;研究進展;應用

一、引言

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

物理方式主要是通過離子交換、絮凝法實現水質凈化。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行吸附，實現金屬離子的凈化，避免出現二次污染。使用化學方式，主要是通過化學反應，以氧化反應或者是化還原反應作為機理，最具代表性的使用鐵氧體沉降法以及電化學反應還原法。主要是通過二價鐵離子的還原性，將重金屬離子價態降到最低，然后使用強氧化劑過氧化氫。生成溶度低的金屬氧化物，這種方式只適合濃度高、成分復雜的重金屬廢水處理。生物方式主要使用微生物細胞特有的胞外聚合物特性，對重金屬物質進行吸附，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，絮凝法主要是通過是絮凝劑去除溶液中重金屬離子。本文重點針對絮凝劑進行分析，促進絮凝法在重金屬廢水處理中的應用。

二、絮凝劑種類

（一）無機高分子絮凝劑

無機高分子絮凝劑具有高效、可降解、成本低的優勢，在污水處理過程中被廣泛使用。我國使用的無機高分子絮凝劑來說，主要是以鋁鹽、鐵鹽以及復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，在進行廢水處理過程中形成膠粒物質或者是氫化物沉淀（氫氧化物沉淀吧）。通過絮凝劑吸附作用，除去重金屬離子，實現污水的處理。目前，隨著化工工藝不斷發展，在絮凝劑選擇過程中可以使用PFS（復合硫酸鐵）除去自來水廠中超標的Sb。與此同時，必須要保證加入的PFS投放量是每升12.3毫克，才能充分發揮凈水作用，提高絮凝劑的吸附能力。

（二）有機合成絮凝劑

有機合成絮凝劑主要包括有機合成的分子絮凝劑以及高分子絮凝劑。對于有機合成的分子訓絮凝劑來說，在使用過程中，需要考慮重金屬離子的分布狀態。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，還可以使用三硫代碳酸鹽。進行親核反應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99%以上。對于有機合成高分子絮凝劑來說，在進行絮凝劑選擇過程中要和重金屬螯合劑發生反應，能有效地對重金屬離子進行去除，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、纖維素等常見的環保無毒材料。它們存在較大的分子結構，表面具有活性基團，能有效地對金屬離子進行吸附螯合在進行殼聚糖高分子絮凝劑選擇過程中，殼聚糖能和溶解態的重金屬離子形成穩定的絡合物。進而改善殼聚糖的親水性，能以特定的離子體進入結構單元中，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，通過擴展單一官能團進行改性，提高分子表面的活性位點，進而能有效降低分子表面產生的吸附干擾，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，它的化學式都是為多糖，具有較高的熱穩定性，由纖維素、核糖等高分子物質組成，微生物絮凝劑在進行反應過程中，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，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，能有效地對重金屬離子進行捕捉。例如：使用微生物絮凝劑能有效地對鉛離子進行去除，去除率可以高達92%以上。與此同時，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用機理

通常情況下，冶金、電鍍等行業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，在反應體系中形成穩定的膠體，分布在溶液中，此時能有效地結合溶液中的懸浮物，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行沉降，進而除去非溶解狀態的重金屬。絮凝劑通過自身強有力的吸附作用，和螯合物進行架橋牽連，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環境的適應度較高，應該充分發揮絮凝法的作用，使用無機、有機、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，實現中金屬廢水處理的達標排放或回用。近年來，隨著我國科學技術不斷發展，在進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，可進一步提高重金屬離子的去除效率。

【參考文獻】

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

[2]佛山科學技術學院.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.一種用于重金屬廢水處理過程的多工況協調優化方法：中國，CN201811224556.3[P].2019-01-18.