有没有什么好的办法去除污水中的重金属？

工业废水中有毒金属的存在使得废水处理成为了一项艰巨的任务，这些被污染的液体能够污染地下水供应数年甚至数十年时间。对此，日本名古屋大学的科学家们提出了一项新技术，即利用带电纳米碳化物实现更有效的重金属离子过滤。

纳米碳化物是一种微小的碳基材料，由于可以通过分子力跟铅、汞等重金属离子结合，因此在水净化应用中表现出非常好的发展潜力。然而这种吸附力非常微弱，所以名古屋大学的科学家们尝试找到增加这种力的方法。于是他们想到往纳米碳化物中加一些分子如能跟金属形成更强化学键的氨基。研究小组对这种可能性展开了研究，他们将苯酚作为碳材料并将其跟一种叫做APTES的化合物混合作为氨基。

这些成分被放置在一个玻璃容器中然后在高压电流下暴露20多分钟，最终氨基基团均匀地分布在纳米碳的表面。

名古屋大学材料科学家Nagahiro Saito表示：“我们的一步法可以促进多孔纳米碳管内外表面氨基的结合。相比纳米碳本身这大大增加了它们的吸附能力。”

随后，研究小组在实验中测试了这种纳米碳化物并将其性能跟其他通过传统方法生产的碳化物进行了比较。其中，带电纳米碳的吸附能力最高。在另一项实验中，研究小组将纳米碳化物跟铜、锌、镉等金属离子进行了10次吸附循环，结果发现，尽管纳米碳化物的性能每次都在下降，但下降幅度非常小，这表明纳米碳化物具有很高的可重复使用性。

Saito称：“我们的处理方式可以帮助降低水净化的成本，从而使我们更接近于在2030年实现所有人都能获得安全和负担得起的饮用水的目标。”

相关研究报告已发表在《ACS Applied Nano Materiasl》上。

前，多种方法可用于去除重金属和回收废水，如化学沉淀法、吸附法、离子交换和膜分离等，但都各有利弊。

其中膜过滤法是一个可供选择的技术，它能连续操作、没有二次污染、可用于大、小规模生产，在含有重金属离子的废水处理中具有潜在的应用价值

由于Donnan分离机理和体积排除效应，纳滤膜(NF)可以从水中有效除去离子和有机小分子。废水中的重金属主要是阳离子和阴离子，如Pb2+、Cu2+、Cr2O72-、AsHO42-。带正电荷的NF可有效去除阳离子，但由于Donnan效应，它们对阴离子的排除效率低。

此外，因为表面电荷密度高，膜在过滤期间会受到反离子和悬浮胶体的污染。一般情况下，带负电荷的NF膜因Donnan排斥作用，不适用于清除重金属阳离子。因此，急需制备新型的NF膜以从水中除去重金属离子。

聚酰胺-胺(PAMAM)树枝状分子由核心、支化单元和众多的外端氨基组成。由于独特的三维结构和丰富的末端氨基，PAMAM易于修饰，可被设计成具有各种功能。

研究证实，PAMAM能提高NF膜的正电荷密度和亲水性。NF膜的渗透性很重要。

具有MWCNTs-PAMAM结构的NF膜对重金属有80%的排除效果，水通量为30LM-2h-1。经长时间使用，其分离选择性与稳定性好。由于静电排斥和尺寸排斥在膜的过滤中都起重要作用，该膜对重金属阳离子高的排除作用归因为MWCNTs-PAMAM带有的正电荷以及膜的小孔洞。

1、化学沉淀：

化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉淀法等。

中和沉淀法：在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点：

（1）中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放；

（2）废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制pH值，实行分段沉淀；

（3）废水中有些阴离子如：卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物，因此要在中和之前需经过预处理；

（4）有些颗粒小，不易沉淀，则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。

2、化学还原法

电镀废水中的Cr主要以Cr6＋离子形态存在，因此向废水中投加还原剂将Cr6＋还原成微毒的Cr3＋后，投加石灰或NaOH产生Cr（OH）3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一，在我国有着广泛的应用，其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。

应用化学还原法处理含Cr废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。

3、生物化学法

生物化学法指通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成H2S，废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除，同时H2SO4的还原作用可将SO42－转化为S2－而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明，生物化学法处理含Cr6＋浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99．67%—99．97%。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理，结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。