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重金屬廢水是指礦冶、機械制造、化工、電子、儀表等工業生產過程中排出的含重金屬的廢水，包括鉻、鎘、鎳、汞、銅、鋅、金、銀等重金屬，具有難降解且易被生物吸收富集，毒性具有持續性。
重金屬廢水處理方法分為化學法、物理處理法、生物處理法三種處理技術。
化學法主要包括化學沉淀法、電解法和高分子重金屬捕集劑法等，主要適用于含較高濃度重金屬離子廢水的處理，化學法是目前國內外處理含重金屬廢水的主要方法。
化學沉淀法的原理是通過化學反應，使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶于水的重金屬化合物。通過過濾和分離使沉淀物從水溶液中去除，包括石灰中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法。由于受沉淀劑和環境條件的影響，沉淀法往往出水濃度達不到要求，需作進一步處理，產生的沉淀物必須很好地處理與處置，否則會造成二次污染。
電解法是利用金屬的電化學性質，金屬離子在電解時能夠從相對高濃度的溶液中分離出來，然后加以利用。電解法主要用于電鍍廢水的處理，這種方法的缺點是水中的重金屬離子濃度不能降的很低。所以，電解法不適于處理較低濃度的含重金屬離子的廢水。
螯合法又稱高分子離子捕集劑法，是指在廢水處理過程中通過投加適量的重金屬捕集劑，利用捕集劑與金屬離子鉛、鎘結合時形成相應的螯合物的原理實現鉛、鎘的去除分離。該反應能在常溫和較大pH范圍(3-11)下發生，同時捕集劑不受共存重金屬離子的影響。因此該方法去除率高，絮凝效果佳，污泥量少且整合物易脫水。
在不改變重金屬離子化學形態的條件下，通過吸附、濃縮而分離的方法，物理處理法主要包括吸附法、溶劑萃取法、蒸發和凝固法、離子交換法和膜分離法等。
溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法。由于液液接觸，可連續操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，例如在酸性條件下，與萃取劑發生絡合反應，從水相被萃取到有機相，然后在堿性條件下被反萃取到水相，使溶劑再生以循環利用。這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優越性，然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。
離子交換法是重金屬離子與離子交換劑進行交換，達到去除廢水中重金屬離子的方法。常用的離子交換劑有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、螯合樹脂等。幾年來，國內外學者就離子交換劑的研制開發展開了大量的研究工作。隨著離子交換劑的不斷涌現，在電鍍廢水深度處理、高價金屬鹽類的回收等方面，離子交換法越來越展現出其優勢。離子交換法是一種重要的電鍍廢水治理方法，處理容量大，出水水質好，可回收重金屬資源，對環境無二次污染，但離子交換劑易氧化失效，再生頻繁，操作費用高。
膜分離技術是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改變溶液中化學形態的基礎上，將溶劑和溶質進行分離或濃縮的方法，包括電滲析和隔膜電解。電滲析是在直流電場作用下，利用陰陽離子交換膜對溶液陰陽離子選擇透過性，使水溶液中重金屬離子與水分離的一種物理化學過程。隔膜電解是以膜隔開電解裝置的陽極和陰極而進行電解的方法，實際上是把電滲析與電解組合起來的一種方法。上述方法在運行中都遇到了電極極化、結垢和腐蝕等問題。
吸附法是利用多孔性固態物質吸附去除水中重金屬離子的一種有效方法。吸附法的關鍵技術是吸附劑的選擇，傳統吸附劑是活性炭。還有黏土類吸附劑粉、煤灰吸附劑、生物質基材料和樹脂基吸附材料?；钚蕴坑泻軓娢侥芰?，去除率高，但活性炭再生效率低，處理水質很難達到回用要求，價格貴，應用受到限制。近年來，逐漸開發出有吸附能力的多種吸附材料。有相關研究表明，殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑，殼聚糖樹脂交聯后，可重復使用10次，吸附容量沒有明顯降低。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力，處理后廢水中重金屬含量顯著低于污水綜合排放標準。另有文獻報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦物吸附劑，鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對Cr 6+的去除率達到99%，出水中Cr 6+含量低于國家排放標準，具有實際應用前景。
生物處理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法，包括生物吸附、生物絮凝、植物修復等方法。
生物吸附法是指生物體借助化學作用吸附金屬離子的方法。藻類和微生物菌體對重金屬有很好的吸附作用，并且具有成本低、選擇性好、吸附量大、適用范圍廣等優點，是一種比較經濟的吸附劑。用生物吸附法從廢水中去除重金屬的研究，美國等國家已初見成效。有研究者預處理假單胞菌的菌膠團后，將其固定在細粒磁鐵礦上來吸附工業廢水中Cu，發現當濃度高至100 mg/L時，除去率可達96%，用酸解吸，可以回收95%銅，預處理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足，例如吸附容量易受環境因素的影響，微生物對重金屬的吸附具有選擇性，而重金屬廢水常含有多種有害重金屬，影響微生物的作用，應用上受限制等，所以還需再進行進一步研究。
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉淀的一種除污方法。生物絮凝法的開發雖然不到20年，卻已經發現有17種以上的微生物具有較好的絮凝功能，如霉菌、細菌、放線菌和酵母菌等，并且大多數微生物可以用來處理重金屬。生物絮凝法具有安全無毒、絮凝效率高、絮凝物易于分離等優點，具有廣闊的發展前景。
植物修復法是指利用高等植物通過吸收、沉淀、富集等作用，降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量， 以達到治理污染、修復環境的目的。植物修復法是利用生態工程治理環境的一種有效方法，它是生物技術處理企業廢水的一種延伸。以木本植物為主體的重金屬廢水處理技術，能切斷有毒有害物質進入人體和家畜的食物鏈，避免了二次污染，可以定向栽培，在治污的同時，還可以美化環境，獲得一定的經濟效益，是一種理想的環境修復方法。
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