重金属废水处理之生物法

目前，重金属废水处理方法主要有三种: 化学法、物理法和生物法。本文主要介绍第三类生物法，即主要是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除重金属的方法，包括生物絮凝、植物修复和生物吸附。

生物法是利用生物材料本身的化学结构及成分特性来吸附水体中的重金属离子的方法，包括植物修复法、生物絮凝及生物吸附。生物法作为一种重要的净化手段具有设备简单、无二次污染、材料来源广泛廉价、经济等优点，是一种极具发展潜力的重金属废水处理方法，有着广阔的应用前景。

1、植物修复

植物修复法是指利用植物的吸收、沉淀和富集等作用，以达到治理重金属废水的目的。在植物修复技术中通常利用的植物是大型水生高等植物，如高等藻类、凤眼莲等水生维管束植物。Rai 等和Dwivedi 等研究发现水蕹是一种很好的重金属蓄积植物，该植物最大可以蓄积Cu、Mo、Cr、Cd、As分别为62、5、13、11、0．05 μg /g。Soltan 等研究了凤眼莲对含Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺ 等重金属离子废水的吸附作用，通过对机理分析表明凤眼莲植物细胞中氨基酸上的羧基和羟基对重金属离子有螯合作用。

植物修复技术不仅杜绝了二次污染，还有利于生态环境的改善，在治理污染的同时还可以获得一定的经济效益，但是废水的浓度、pH 值等因素对植物修复的影响有待深入的研究。

2、生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物的代谢物进行絮凝沉淀重金属的方法。微生物对重金属的吸附作用取决于两方面: 一是微生物吸附剂本身的特性，二是金属对生物体的亲和性。目前开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母菌等共17 种。作为一种新型的水处理技术，微生物絮凝剂已广泛应用于重金属废水的处理中。Chatterjee等用芽孢杆菌处理含Cr³⁺、Co²⁺、Cu²⁺ 的模拟废水，去除率分别为80．8%、79．71%、57．14%。Huang 等以毛木耳子实体为吸附剂处理模拟废水，在最优实验条件下，对Pb²⁺、Cu²⁺、Cd^{2 +} 的最大吸附量依次为221、73．7、63．3 mg /g。

微生物絮凝剂在处理重金属废水方面较传统絮凝剂具有高效、无毒、易于生物降解、絮凝对象广泛、使用后无二次污染等独特的优点。但当前也存在着活体絮凝剂保存困难、生产成本较高、难以进行工业化生产的问题。今后应深入研究絮凝作用机理、絮凝动力学，以指导研制新型的超级絮凝剂。利用基因工程和发酵工程，针对性地选育高效絮凝剂产生菌，提高絮凝活性，以降低絮凝剂用量和降低生产成本。

3、生物吸附法

生物吸附法是一种较为新颖的处理水体重金属污染的方法，，因具有高效、廉价的潜在优势逐渐引起了人们的研究兴趣。生物吸附法就是利用某些生物体本身的化学结构及成分特性来吸附水体中的重金属离子，再通过固液两相分离来去除重金属离子的方法，适宜处理大体积、低浓度重金属废水。吸附机理主要有络合、螯合、离子交换、静电引力等。

目前，人们研究了各类生物材料用于重金属吸附，包括细菌、真菌、酵母、藻类、农林生物废弃物等，这些材料可以不同程度地吸附各类重金属，表现出了较好的吸附性能。范瑞梅等研究发现克劳氏芽孢杆菌可以有效吸附水溶液中的Zn^{2 +} ，在pH 值为4．5 时，吸附容量为57．5 mg /g，吸附平衡时间约为30 min。Melgar 等研究证明大孢蘑菇可以有效吸附水溶液中的Zn^{2 +}、Cu^{2 +}、Hg^{2 +}、Cd^{2 +} 和Pb^{2 +} ，15 min 即可达到吸附平衡，Zn^{2 +}、Cu^{2 +}、Hg^{2 +}、Cd^{2 +}和Pb^{2 +} 的最大去除率分别为84%、96%、85%、84%和89%。研究发现，藻类可以吸附一种或多种金属离子。Romera 等研究了6 种不同的藻类对水溶液中Cd^{2 +}、Ni^{2 +}、Zn²⁺、Cu²⁺和Pb²⁺的吸附性能。结果表明，当藻类浓度为0．5 g /L 时，对重金属离子的吸附效果最好，吸附顺序为: Pb ＞ Cd≥Cu＞ Zn＞ Ni。除了细菌、真菌和藻类等微生物外，从经济性、实用性角度考虑，低成本的农林废弃物较易引起人们的兴趣。农林废弃物由于其孔隙度较高、比表面积较大的原因，可以物理吸附金属离子，同时，农林废弃物中含有较多的活性物质，这些物质有利于重金属的吸附。王国惠用板栗壳处理含Cr(Ⅵ)废水，在pH 值为2，温度为30℃，板栗壳的用量为0．4g时，Cr(Ⅵ)的去除率可达99% 以上，在较宽的初始浓度范围内，板栗壳对Cr(Ⅵ) 有明显的去除作用。蒋小丽等采用改性的玉米秸秆为吸附剂处理了含Cu²⁺模拟废水。结果表明，玉米秸秆对Cu²⁺的最高去除率可达90% 以上。Ghimirea等制备了橘子汁残渣磷酸化后负载Fe(Ⅲ)吸附材料，研究了其对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附性能，其对砷的吸附量为1．21mmol /g。

目前，生物吸附处理重金属废水处于实验室研究阶段，对吸附机理的研究尚不透彻。针对生物吸附法研究和应用的中存在的问题，在今后的研究中，应充分了解植物材料的吸附机理及生产上所需的最适吸附条件; 掌握解吸附及重金属回收技术; 研究出适合植物材料吸附重金属离子的机械设备及经济、高效的治理工艺，以便植物吸附剂被大规模应用于实际工业废水处理中。

来源：矿机之家

声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 联系方式：services@kjzj.com