1、膜分离法
膜分离技术是21世纪最有前途的高新技术技术。 它是利用选择性膜借助外力推动，达到溶质与溶剂或溶质与溶质之间分离、纯化和浓缩的目的。 当驱动力为浓度差加化学反应时，膜过程为液膜分离； 当驱动力为电势差时，膜过程为电渗析； 当驱动力为压力差时，膜分离过程为微滤、超滤、纳滤、反渗透。 膜分离技术具有诸多优点：1）分离精度高，可达纳米级； 2）分离能耗低； 3）常温运行，无相变，无需添加化学品，无二次污染； 4）设备可灵活配置，处理能力大，占地面积小。 膜分离技术已在重金属废水的化学处理中得到一定程度的应用。 随着膜材料的优化和设备成本的降低，将极大促进膜分离技术在重金属废水领域的大规模推广。
1、液膜技术
液膜通常由有机溶剂、表面活性剂、流动载体和内水相组成。 它是一种很薄的液膜（厚度为1~10μm）。 它结合了膜分离和萃取的双重优点。 通过废水中重金属离子的简单扩散、选择性络合或螯合萃取反应、选择性渗透和膜内反萃取四个过程，同时实现废水的净化。 重金属离子富集在膜内相，然后通过破乳回收重金属。 液膜技术具有选择性高、传质速度快、反应温和等优点。 特别适用于低浓度重金属废水的浓缩回收。 电镀厂对含有Cr3+和Zn2+的废水进行了处理。 液膜根据配置和操作方式的不同，主要分为乳化液膜（，ELM）和支撑液膜（，SLM），如下图1所示：
图1 液膜分类
2.电渗析技术
电渗析器由隔板、阴、阳离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成（结构如下图2所示）。 处理重金属废水时，阳离子膜只允许阳离子通过，阴离子膜只允许阴离子通过。 在电流的作用下，电镀废水被浓缩、淡化。 电镀废水中常含有Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr2+等金属离子以及氰化物等剧毒物质。 通过电渗析-离子交换或电渗析-反渗透联合工艺，可以实现资源的回收利用和减量化。 污染排放。 其中含镍废水处理技术最为成熟，并有成套工业设备。 。 电渗析在重金属废水处理中具有技术可靠、运行成本低、占地面积小、无废渣等优点。 然而，电渗析需要足够的电导率以提供电流效率。 例如，镀镍废水的处理要求镍盐浓度不得低于1.5g/L。
图2 电渗析器结构
3.微滤/超滤技术
微滤的过滤孔径为0.1~10μm，多为对称膜。 最常见的是曲孔型，其结构类似于网状海绵。 还有毛细管式； 还有一种膜孔呈截头体形状的非对称膜。 过滤过程中，原料液流经膜孔径较小的一侧，进入膜的透过液会沿着逐渐变大的膜孔径流出。 这种结构可以促进传质并防止膜孔被堵塞。 超滤膜的孔径为1nm~100nm。 它们大多是不对称膜。 它们由极薄的表皮层和较厚的具有海绵状或手指状结构的多孔层组成。 前者起到左右过滤作用，后者起到辅助作用。 微/超滤膜按材质可分为有机膜和无机膜。 前者多为卷状、中空纤维式（如下图3），后者多为管状、板框式（如下图）。 如图4）所示。 由于超微滤膜孔径较大，无法直接过滤重金属离子。 它常被用作去除悬浮固体、胶体和其他颗粒或大分子的预处理。 因此，为了通过微/超滤实现重金属离子的有效浓缩，必须对重金属离子进行一定程度的处理。 预处理，即将其转化为粒径大于膜孔径的离子或颗粒。 因此，采用碱/硫化物沉淀、胶束强化、络合等方法转化重金属离子，再结合微/超技术截留、浓缩重金属，净化废水，浓缩液通过电解或冶金等方式循环利用。
图3 无机微/超膜
图4 陶瓷膜元件及装置
4、纳滤技术
纳滤作为一种新型分离技术，具有以下特点：一是截留分子量为200~1000，介于反渗透膜和超滤膜之间； 其次，纳滤膜可以高效截留二价和多价离子，进行浓缩甚至分离。 纳滤膜分离过程不发生化学反应，不加热，不发生相变，不破坏生物活性。 因此，它越来越多地用于饮用水制备和废水处理。 采用纳滤技术，不仅可以净化90%以上的废水，而且重金属离子含量还可浓缩10倍。 浓缩后的重金属具有回收价值。 例如，纳滤膜处理含铀废水时，由于空间位阻和电效应的存在，纳滤膜可分别截留98%和95%的UO2(CO3)22-和UO2(CO3)34-； 纳滤膜在较高pH条件下，砷去除率可达90%以上； 纳滤膜从混合盐溶液中分离二价铜离子。 当Na+浓度较低且存在H3O+离子时，几乎所有铜离子都被捕获； 当控制不同的条件时，可以实现重金属离子之间的分离。 例如，当 NaCl 浓度为 0. 5mol/L 时，溶液中镉的主要形态为 CdCl2，但镍并不以络合物形式存在，而是以带电形式 Ni2+ 存在，并用化学处理剂处理。带正电的纳滤膜截留Ni2+，让Cd2+自由通过，从而实现金属之间的分离。 同样，在硝酸体系中，也可以实现Cd2+和Cu2+的有效分离。
5.反渗透技术
反渗透（RO）膜的孔径小于200分子量，可以拦截所有分子和离子，只允许水分子通过。 特别适用于稀溶液的浓缩处理。 该技术依赖于半透膜对溶液中溶质的拦截。 在高于溶液渗透压的压力动力下，溶剂透过半透膜，达到分离的目的。 反渗透技术在电镀领域得到了很好的应用。 根据工业实践，对磷酸锌电镀废水、氰化铜电镀废水、含镍废水采用一级或二级RO可实现99%以上重金属离子的高效截留。 ，水回收率达到90%以上。
2、沉淀法
众所周知，重金属废水处理技术种类繁多，技术特点各异，适用范围差异较大。 由于行业差异或同一行业不同工艺段的差异，排放的废水并不完全相同。 因此，必须根据具体水质，熟练掌握不同处理技术的适用特点，合理选择不同的技术手段或技术组合。 显得尤为关键。
本文重点介绍沉淀法在重金属废水处理中的适用性，具体如下：
1）中和沉淀法
中和沉淀法是最常用的重金属废水处理方法之一。 它通过添加碱（如石灰乳、烧碱等）改变废水的pH值，使OH-与金属离子反应生成较小的溶解度积。 重金属氢氧化物沉淀。 根据不同重金属离子的浓度和相应氢氧化物溶度积的差异，可以逐步沉淀。
使用该方法时应注意以下几点： 若中和后pH值较高，需加酸降低pH值，以满足排放要求； 对于Sn、Pb、Zn、Al等两性化合物，需要严格控制pH值，防止pH值过高。 再次溶解； 对于卤素、腐殖质、氰化物等可能与某些重金属形成络合物的阴离子，中和前需进行预处理； 对于容易产生胶体颗粒的小颗粒，如Ni(OH)2，需要添加絮凝剂沉淀出来。
该方法的优点是操作简单、设备投资低、适用范围广。 当pH调节至10左右时，可以去除大部分重金属离子，达到排放标准。 但一般难以满足去除Cd和类金属砷的要求。 其缺点也很明显。 石灰乳法一步需要大量充分沉淀污泥，且重金属品位低，回收困难。 需要作为固体危险废物单独处置，费用昂贵； 而烧碱法价格昂贵，一般不采用。
2）硫化物沉淀法
该方法利用硫化剂（Na2S、NaHS、H2S等）与重金属离子反应生成溶度积比氢氧化物更小的金属硫化物。 反应的最佳pH值在7到9之间。
与中和沉淀法相比，其优点更为明显。 由于金属硫化物的溶度积较小，去除更完全，残留重金属离子较少，污泥量也较少。 生成的金属硫化物易于回收和再利用。 。 缺点是硫化物易形成颗粒较小的胶体，不易沉淀。 建议添加絮凝剂； 残留的硫化物在高酸度条件下极易生成有毒气体硫化氢，造成二次污染。 建议同时配备空气净化设施。 ，或者建议用比待去除的重金属溶解度更大的金属硫化物代替常规的硫化钠，可以有效避免硫化氢的产生和残留硫离子的产生。
3）还原沉淀法
通过添加还原剂或电解，将重金属离子替换为金属离子或低价态金属离子。 例如电镀废水中Cr6+的去除，是通过添加还原剂将其还原为低毒的Cr3+，然后加碱中和沉淀； 例如，去除铜离子和汞离子是通过电解或还原沉淀出相应的元素。
常用的还原剂有SO2、FeSO4、单质Fe等。
该方法的优点是操作简单，能承受大量水和高浓度重金属离子的冲击，效果明显。 缺点是耗材消耗大，加工成本高。
4）铁素体沉淀法
这种方法在我国已经使用了几十年，广泛应用于电镀行业。 整个过程是通过加入过量的亚铁盐，加入烧碱调节pH至8~9产生共沉淀，通氧加热至60~80℃转化沉淀，固液分离完成。 例如，该方法可用于处理电镀含铬废水，适用于含有多种重金属的废水。
该方法具有设备投资小、操作简单、无二次污染等优点。 其缺点是操作温度高、能耗高、处理后盐度高、无法处理含汞及络合物废水。
综上所述，各种沉淀处理方法具有不同的特点和不同的适用范围。 必须灵活掌握，才能充分发挥各自的优势。
3、离子交换法
重金属废水来源于采矿、机械加工、钢铁及稀有贵金属冶炼、部分化工企业产生的废水。 不可降解，不符合标准，造成严重的环境污染。
化学沉淀法对于处理各种重金属具有很强的实用性，应用广泛。 处理后的水中大部分重金属离子均可达到行业排放标准。 但如果采用一级沉淀处理，会产生大量污泥，难以作为危险废物利用。 处理。 例如，含有0.1g/L Cu2+、Cd2+、Hg2+的工业废水可分别产生重金属盐含量10倍、9倍、5倍的污泥； 每处理1公斤铬酸盐，就会产生6公斤污水。 泥。
采用碱法沉淀重金属离子时，不宜处理水量大、浓度低的重金属废水。 而离子交换树脂法恰恰可以弥补这一缺点，即不仅可以深度去除重金属，而且可以选择性回收各种重金属。 离子。
离子交换法是利用重金属离子与离子交换树脂之间进行离子交换，降低废水中重金属的浓度，从而净化废水。 离子交换树脂是一种粒状材料，其结构单元由三部分组成：不溶性三维网络骨架、与骨架相连的官能团以及官能团所携带的带相反电荷的可交换离子。 常用的离子交换树脂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂和腐殖酸树脂。
阳离子交换树脂分为强酸性离子交换树脂（R-SO3-）和弱酸性离子交换树脂（R-COO-）。 前者解离性强，适合强碱、强酸条件下进行离子交换，可交换所有金属离子； 后者离子性弱，在低pH值下难以解离和进行离子交换，只能在碱性和中等条件下使用。 它适用于中性或微酸性溶液（例如 pH 5 至 14）。 只能交换Ca2+、Mg2+等弱碱中的阳离子，而不能交换Na+、K+等强碱中的离子。阳离子交换树脂适用于去除几乎所有的重金属阳离子，如Cu2+、Pb2+、Zn2+和其他重金属阳离子。
阴离子交换树脂分为强碱性离子交换树脂（-NR3OH）和弱碱性离子交换树脂（-NH2、-NHR、NR2）。 同样，前者解离性强，适合在强碱、强酸条件下进行离子交换，可交换所有阴离子； 后者离子性弱，只能在中性或酸性条件下（如pH 1至9）工作。 阴离子交换树脂可用于金属络合阴离子的吸附和交换，如去除金属氰化物络合阴离子、金属氯化物络合阴离子、铬酸盐等。
螯合离子树脂法与上述阴阳离子交换树脂法的不同之处在于，离子交换作用是通过化学键合力而不是范德华力静电吸附力。 螯合离子交换树脂是通过螯合基团螯合选择性吸附特定离子并进行离子交换的树脂。 因此，适用于含有多种杂质离子的复杂重金属废水的处理，并能选择性回收高附加值、高质量的贵金属离子。
4、电解
电解法综合了氧化还原化学、絮凝和吸附技术的优点。 它不仅可以去除Hg2+、Cu2+、Cr6+、Pb2+、Cd2+等典型重金属离子，还可以去除CN-等其他阴离子污染物。
电解去除重金属离子的基本原理是利用金属的电化学性质。 在外部直流电的条件下，重金属离子（Mn+）被排出并沉积在电解池的阴极，从较高浓度的溶液中分离出来，并在废水中被还原。 较强的离子（如Cl-）或阳极材料本身（如单质铁）在阳极排出，达到去除废水中有害重金属的目的。 同时，电解槽底部或阴极板上沉淀的重金属具有一定的回收价值。
当溶液中存在多种阳离子或阴离子时，阴极放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+； 以石墨为例，在金、铂等弱还原性材料制成的惰性阳极上放电的顺序为：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸基>F-，而铁、锌、当铜、银和其他高还原性材料被制成活性阳极，它们在其他金属或阴离子之前放电。
与化学沉淀、物理吸附等传统技术相比，电解具有以下优点：
1）可同时处理多种污染物。 例如，氰化镀铜废水经过电解处理后，CN-在阳极被氧化，而Cu2+在阴极被还原并沉积。
2）特别适用于电镀废水，如镀铬、钝化、酸洗、铬酸阳极氧化、镀铜等含有铬、铜等重金属的废水。 鉴于电解与电镀工艺的相似性，电镀企业的工人很容易熟练掌握操作。
3）几乎不消耗化学品，无二次污染，废液量少，处理后的水易于回用。 例如，酸性含铬废水和碱性含氰废水可以直接采用电解处理，无需加酸或碱调节pH环境。
4）特别适用于高浓度重金属废水的处理。 重金属回收价值高，可实现废水100%达标排放，不产生浓缩液。
5）电解装置结构紧凑，占地面积小，节省一次性投资，易于实现自动化。 通过调节水箱电压和电流，可以适应水量和水质的变化。
但电解法也有其缺点，即：电耗和可溶性阳极材料消耗大，副反应多，电极易钝化； 不适合低浓度重金属废水处理，重金属浓度不能降至很低，电流效率低。