無錫創(chuàng)晨科技有限公司作者
總的來說,水體重金屬污染修復(fù)治理采用以下兩條基本途徑,一是降低重金屬在水體中的遷移能力和生物可利用性;二是將重金屬從被污染水體中*清除。
2.1物理化學(xué)方法
2.1.1稀釋法
稀釋法就是把被重金屬污染的水混入未污染的水體中,從而降低重金屬污染物濃度,減輕重金屬污染的程度。此法適于受重金屬污染程度較輕的水體的治理,這種方法不能減少排入環(huán)境中的重金屬污染物的總量,又因為重金屬有累積作用,當重金屬污染物在這些水體中的濃度達到一定程度時,生活在其中的生物就會受到重金屬的影響,發(fā)生病變和死亡等現(xiàn)象,所以這種處理方法目前漸漸被否定。
2.1.2混凝沉淀法
許多重金屬在水體溶液中主要以陽離子存在,加入堿性物質(zhì),使水體pH值升高,能使大多數(shù)重金屬生成氫氧化物沉淀。另外,其它眾多的陰離子也可以使相應(yīng)的重金屬離子形成沉淀。所以,向重金屬污染的水體施加石灰、NaOH、Na2S等物質(zhì),能使很多重金屬形成沉淀去除,降低重金屬對水體的危害程度。這是目前國內(nèi)處理重金屬污染普遍采用的方法。例如黃明等[5],采用化學(xué)分類法對含鉻、銅、鎳的電鍍廢水,廢水進行處理,取得良好效果。
2.1.3離子還原法和交換法
離子還原法是利用一些容易得到的還原劑將水體中的重金屬還原,形成無污染或污染程度較輕的化合物,從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性,以減輕重金屬對水體的污染。例如,電鍍污水中常含有六價鉻離子(Cr6+),它以鉻酸離子(Cr2O72-)的形式存在,在堿性條件下不易沉淀且毒性很高,而三價鉻毒性遠低于六價鉻,但六價鉻在酸性條件下易被還原為三價鉻。因此,常采用*及三氧化硫?qū)⒘鶅r鉻還原為三價鉻。
離子交換法是利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質(zhì)發(fā)生交換作用,從水體中把重金屬交換出來,達到治理目的。經(jīng)離子交換處理后,廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹脂上,經(jīng)再生后又從離子交換樹脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。這類方法費用較低,操作人員不直接接觸重金屬污染物,但適用范圍有限,并且容易造成二次污染。
2.1.4電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)
電修復(fù)法是20世紀90年代后期發(fā)展起來的水體重金屬污染修復(fù)技術(shù),其基本原理是給受重金屬污染的水體兩端加上直流電場,利用電場遷移力將重金屬遷移出水體。Ridha等[6]提出,在一個碳的氈狀電極上,用電沉積法從工業(yè)廢水中除去銅、鉻和鎳的技術(shù)。另外,可以用電浮選法凈化含有銅、鎳、鉻和鋅等重金屬的工業(yè)污水。此外,近年來還有人把電滲析薄膜分離技術(shù)應(yīng)用到污水重金屬處理實踐當中[7]。
2.2生物修復(fù)法
目前國內(nèi)外利用生物修復(fù)水體重金屬污染的研究很多,根據(jù)所用的生物對象不同,可分為以下三種。
2.2.1植物修復(fù)法
植物修復(fù)(Phytoremediation)是指利用特定植物實施污染環(huán)境治理的技術(shù)統(tǒng)稱,通過植物對重金屬元素或有機物質(zhì)的特殊富集和降解能力來去除環(huán)境中的污染物,或消除污染物的毒性,達到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的。
自從美國科學(xué)家Chaney[8]在1983年首先提出利用植物來清除重金屬污染的設(shè)想以來,很多國家開展了植物修復(fù)技術(shù)的研究和應(yīng)用工作,并取得了長足進展。制約植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展的一個關(guān)鍵問題,是要篩選出既能耐受重金屬污染又能大量富集重金屬的植物種類。迄今為止,國內(nèi)外已有較多學(xué)者開展了利用植物修復(fù)重金屬污染水體的研究,并得到了諸多有價值的成果,所采用的比較常見的植物有向日葵、燕麥、大麥、豌豆、煙草、印度芥菜、萵苣等。Salt等[9]研究指出,印度葵能從污水中積累不同的重金屬。陳俊等[10]研究指出,李氏禾適宜于濕生環(huán)境中生長,且能對多種重金屬產(chǎn)生較強的富集作用,在Cr、Cu、Ni等重金屬污染水體的修復(fù)中表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。鳳眼蓮、水芹能很好地除掉污水中的Cd、Cr和Cu等重金屬[11]。
2.2.2動物修復(fù)法
應(yīng)用一些優(yōu)選的魚類以及其它水生動物品種在水體中吸收、富集重金屬,然后把它們從水體中驅(qū)出,以達到水體重金屬污染修復(fù)的目的。水體底棲動物中的貝類、甲殼類、環(huán)節(jié)動物等也對重金屬具有一定富集作用。如三角帆蚌、河蚌對重金屬(Pb2+、Cu2+、Cr2+等)具有明顯自然凈化能力。但此法處理周期長,費用高,因此目前水生動物主要用作環(huán)境重金屬污染的指示生物,用于污染治理的不多。牛明芬[12]發(fā)現(xiàn)蚯蚓對河流底泥中的Cd有明顯富集現(xiàn)象。蚯蚓還能影響土壤微生物存在的種類、數(shù)量和活性[13],而微生物與重金屬之間也存在著復(fù)雜的相互作用關(guān)系,影響著重金屬存在的種類和有效性,因此可以改變植物對重金屬的吸收和轉(zhuǎn)移。Lasat認為研究土壤動物、微生物和植物之間的交互作用,對植物修復(fù)技術(shù)的進一步發(fā)展有重大意義[14]。
2.2.3微生物修復(fù)法
重金屬污染水體的生物修復(fù)機理主要包括微生物對重金屬的固定和形態(tài)的轉(zhuǎn)化。前者是微生物通過帶電荷的細胞表面吸附重金屬離子,或通過攝取必要的營養(yǎng)元素主動吸收重金屬離子,將重金屬富集在細胞表面或內(nèi)部;后者是通過微生物的生命活動改變重金屬的形態(tài)或降低重金屬的生物有效性,從而減輕重金屬污染,如Cr6+轉(zhuǎn)變成Cr3+而毒性降低,As、Hg、Se等還原成單質(zhì)態(tài)而揮發(fā),微生物分泌物對重金屬產(chǎn)生鈍化作用等[7]。研究表明,氰細菌和藻類的菌絨可有效除去污水中的重金屬。硫酸還原細菌產(chǎn)生H2S,將重金屬離子還原為ZnS、CdS和CuS等水溶性極低的硫化物沉淀下來,達到治理重金屬污染的目的[15]。
3結(jié)語
重金屬多為非降解型有毒物質(zhì),不具備自然凈化能力,一旦進入環(huán)境就很難從環(huán)境中去除。目前重金屬污染的治理方法以物理化學(xué)方法為主,生物修復(fù)技術(shù)作為經(jīng)濟、、環(huán)保的治理技術(shù)也受到廣泛關(guān)注。利用超富集植物從水體中將重金屬提取到植物上部,人工收獲轉(zhuǎn)移,焚燒后用于提取重金屬,使其變廢為寶。因此生物修復(fù)技術(shù)的可行性和有效性將逐漸加強,在治理和防治重金屬污染方面將發(fā)揮更大作用,具有良好的應(yīng)用前景。
2.1物理化學(xué)方法
2.1.1稀釋法
稀釋法就是把被重金屬污染的水混入未污染的水體中,從而降低重金屬污染物濃度,減輕重金屬污染的程度。此法適于受重金屬污染程度較輕的水體的治理,這種方法不能減少排入環(huán)境中的重金屬污染物的總量,又因為重金屬有累積作用,當重金屬污染物在這些水體中的濃度達到一定程度時,生活在其中的生物就會受到重金屬的影響,發(fā)生病變和死亡等現(xiàn)象,所以這種處理方法目前漸漸被否定。
2.1.2混凝沉淀法
許多重金屬在水體溶液中主要以陽離子存在,加入堿性物質(zhì),使水體pH值升高,能使大多數(shù)重金屬生成氫氧化物沉淀。另外,其它眾多的陰離子也可以使相應(yīng)的重金屬離子形成沉淀。所以,向重金屬污染的水體施加石灰、NaOH、Na2S等物質(zhì),能使很多重金屬形成沉淀去除,降低重金屬對水體的危害程度。這是目前國內(nèi)處理重金屬污染普遍采用的方法。例如黃明等[5],采用化學(xué)分類法對含鉻、銅、鎳的電鍍廢水,廢水進行處理,取得良好效果。
2.1.3離子還原法和交換法
離子還原法是利用一些容易得到的還原劑將水體中的重金屬還原,形成無污染或污染程度較輕的化合物,從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性,以減輕重金屬對水體的污染。例如,電鍍污水中常含有六價鉻離子(Cr6+),它以鉻酸離子(Cr2O72-)的形式存在,在堿性條件下不易沉淀且毒性很高,而三價鉻毒性遠低于六價鉻,但六價鉻在酸性條件下易被還原為三價鉻。因此,常采用*及三氧化硫?qū)⒘鶅r鉻還原為三價鉻。
離子交換法是利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質(zhì)發(fā)生交換作用,從水體中把重金屬交換出來,達到治理目的。經(jīng)離子交換處理后,廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹脂上,經(jīng)再生后又從離子交換樹脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。這類方法費用較低,操作人員不直接接觸重金屬污染物,但適用范圍有限,并且容易造成二次污染。
2.1.4電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)
電修復(fù)法是20世紀90年代后期發(fā)展起來的水體重金屬污染修復(fù)技術(shù),其基本原理是給受重金屬污染的水體兩端加上直流電場,利用電場遷移力將重金屬遷移出水體。Ridha等[6]提出,在一個碳的氈狀電極上,用電沉積法從工業(yè)廢水中除去銅、鉻和鎳的技術(shù)。另外,可以用電浮選法凈化含有銅、鎳、鉻和鋅等重金屬的工業(yè)污水。此外,近年來還有人把電滲析薄膜分離技術(shù)應(yīng)用到污水重金屬處理實踐當中[7]。
2.2生物修復(fù)法
目前國內(nèi)外利用生物修復(fù)水體重金屬污染的研究很多,根據(jù)所用的生物對象不同,可分為以下三種。
2.2.1植物修復(fù)法
植物修復(fù)(Phytoremediation)是指利用特定植物實施污染環(huán)境治理的技術(shù)統(tǒng)稱,通過植物對重金屬元素或有機物質(zhì)的特殊富集和降解能力來去除環(huán)境中的污染物,或消除污染物的毒性,達到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的。
自從美國科學(xué)家Chaney[8]在1983年首先提出利用植物來清除重金屬污染的設(shè)想以來,很多國家開展了植物修復(fù)技術(shù)的研究和應(yīng)用工作,并取得了長足進展。制約植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展的一個關(guān)鍵問題,是要篩選出既能耐受重金屬污染又能大量富集重金屬的植物種類。迄今為止,國內(nèi)外已有較多學(xué)者開展了利用植物修復(fù)重金屬污染水體的研究,并得到了諸多有價值的成果,所采用的比較常見的植物有向日葵、燕麥、大麥、豌豆、煙草、印度芥菜、萵苣等。Salt等[9]研究指出,印度葵能從污水中積累不同的重金屬。陳俊等[10]研究指出,李氏禾適宜于濕生環(huán)境中生長,且能對多種重金屬產(chǎn)生較強的富集作用,在Cr、Cu、Ni等重金屬污染水體的修復(fù)中表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。鳳眼蓮、水芹能很好地除掉污水中的Cd、Cr和Cu等重金屬[11]。
2.2.2動物修復(fù)法
應(yīng)用一些優(yōu)選的魚類以及其它水生動物品種在水體中吸收、富集重金屬,然后把它們從水體中驅(qū)出,以達到水體重金屬污染修復(fù)的目的。水體底棲動物中的貝類、甲殼類、環(huán)節(jié)動物等也對重金屬具有一定富集作用。如三角帆蚌、河蚌對重金屬(Pb2+、Cu2+、Cr2+等)具有明顯自然凈化能力。但此法處理周期長,費用高,因此目前水生動物主要用作環(huán)境重金屬污染的指示生物,用于污染治理的不多。牛明芬[12]發(fā)現(xiàn)蚯蚓對河流底泥中的Cd有明顯富集現(xiàn)象。蚯蚓還能影響土壤微生物存在的種類、數(shù)量和活性[13],而微生物與重金屬之間也存在著復(fù)雜的相互作用關(guān)系,影響著重金屬存在的種類和有效性,因此可以改變植物對重金屬的吸收和轉(zhuǎn)移。Lasat認為研究土壤動物、微生物和植物之間的交互作用,對植物修復(fù)技術(shù)的進一步發(fā)展有重大意義[14]。
2.2.3微生物修復(fù)法
重金屬污染水體的生物修復(fù)機理主要包括微生物對重金屬的固定和形態(tài)的轉(zhuǎn)化。前者是微生物通過帶電荷的細胞表面吸附重金屬離子,或通過攝取必要的營養(yǎng)元素主動吸收重金屬離子,將重金屬富集在細胞表面或內(nèi)部;后者是通過微生物的生命活動改變重金屬的形態(tài)或降低重金屬的生物有效性,從而減輕重金屬污染,如Cr6+轉(zhuǎn)變成Cr3+而毒性降低,As、Hg、Se等還原成單質(zhì)態(tài)而揮發(fā),微生物分泌物對重金屬產(chǎn)生鈍化作用等[7]。研究表明,氰細菌和藻類的菌絨可有效除去污水中的重金屬。硫酸還原細菌產(chǎn)生H2S,將重金屬離子還原為ZnS、CdS和CuS等水溶性極低的硫化物沉淀下來,達到治理重金屬污染的目的[15]。
3結(jié)語
重金屬多為非降解型有毒物質(zhì),不具備自然凈化能力,一旦進入環(huán)境就很難從環(huán)境中去除。目前重金屬污染的治理方法以物理化學(xué)方法為主,生物修復(fù)技術(shù)作為經(jīng)濟、、環(huán)保的治理技術(shù)也受到廣泛關(guān)注。利用超富集植物從水體中將重金屬提取到植物上部,人工收獲轉(zhuǎn)移,焚燒后用于提取重金屬,使其變廢為寶。因此生物修復(fù)技術(shù)的可行性和有效性將逐漸加強,在治理和防治重金屬污染方面將發(fā)揮更大作用,具有良好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:離子交換樹脂
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