[科普中国]-重金属污水
重金属废水是指矿业、机械制造、化工、电子、仪器仪表等工业生产过程中排放的含有重金属的废水。重金属废水（如镉、镍、汞、锌等）是污染环境最严重、对人体危害最大的工业废水之一，其水质、水量与生产工艺有关。废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移到其它地点，以物理化学形式存在。处理方法是先改造生产工艺，不使用或使用毒性较小的重金属，在生产现场就地处理（如不从生产车间排出）。处理时常采用化学沉淀法、离子交换法等，处理后的水中重金属低于排放标准，可达标排放或回用，新的重金属浓缩产品尽量回收或无害化处理。
引言重金属废水是指矿业、机械制造、化工、电子、仪器仪表等工业生产过程中排放的含有重金属的废水。重金属废水（如镉、镍、汞、锌等）是污染环境最严重、对人体危害最大的工业废水之一，其水质、水量与生产工艺有关，废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移到其他地方，以物理化学形式存在。处理方法是先改造生产工艺，不使用或少用毒性重金属，在生产现场就地处理（如不从生产车间排出）。处理时常采用化学沉淀法、离子交换法等。处理后的水中重金属含量低于排放标准，可排放或回用。形成的新的重金属浓缩产品应尽可能回收或无害化处理。1
处理原理废水中的重金属不能用各种常用方法分解破坏，只能转移到其它位置和其物理化学形态。例如，经化学沉淀处理后，废水中的重金属由溶解的离子状态转变为不溶性化合物而沉淀下来，由水转移到污泥中；经离子交换处理后，废水中的金属离子转移到离子交换树脂中；经再生后，由离子交换树脂转移到再生废液中。总之，重金属废水经处理后形成两种产品，一种是基本去除了重金属的处理水，一种是重金属的浓缩产品。重金属浓度低于排放标准的处理水可以排放；如果满足生产工艺用水的要求，最好回用。浓缩产品中的重金属大部分都有利用价值，应尽可能回收利用；没有回收价值的，应进行无害化处理。2
处理方法可分为两大类：一类是将废水中的重金属转化为不溶性重金属化合物或元素，通过沉淀、浮选等方法从废水中除去，可采用中和沉淀、硫化物沉淀、浮选分离、离子浮选、电解沉淀或电解浮选、隔膜电解等方法；另一类是将废水中的重金属在不改变其化学形态的情况下进行浓缩分离，可采用反渗透、电渗析、蒸发、离子交换等方法。第一种方法，尤其是中和沉淀、硫化物沉淀和电解沉淀应用最为广泛。从重金属废水回用的角度看，第二种方法优于第一种方法，因为重金属在不添加任何化学药剂的情况下被浓缩成原始状态，可以直接回用于生产过程。而第一种方法需要借助多次使用的化学药剂，经过多次化学形态的转化，才能将重金属回收利用。 部分重金属废水如电镀漂洗水采用第二种方法回收利用，也容易实现闭环循环。但第二种方法受到一些经济和技术的限制，目前不适合处理大水量的工业废水，如采矿废水。化学沉淀法仍是该类废水的主要处理方法，并在有利于重金属回收的方向上进行了改进。
电解法：广泛应用于处理含氰重金属废水。通过电解氧化法去除废水中的氰化物和重金属，使氰化物分解并形成重金属的氢氧化物沉淀。电解硫化汞废渣可以高效回收纯汞或汞化合物。
浮选法：废水中的重金属氢氧化物和硫化物也可用气浮法去除，其中以加压溶气气浮最为有效。电解气浮法可有效处理多种重金属废水，特别是含有重金属络合物的废水。这是因为在电解过程中，重金属络合物可被氧化分解，生成重金属氢氧化物，可被铝或铁阳极溶解形成的活性氢氧化铝或氢氧化铁吸附，在共沉淀作用下完全沉淀。废水中的油类和有机杂质也可借助阴极上产生的微细氢气泡被吸附而上浮到表面。此法处理效率高，常作为电镀废水处理中和沉淀后的进一步净化措施。
离子浮选法：向重金属废水中添加阴离子表面活性剂，如黄原酸钠、十二烷基苯磺酸钠、明胶等，与其中的重金属离子形成表面活性络合物或螯合物。不同的表面活性剂对不同的金属离子有选择性络合作用或同一种表面活性剂在不同pH值等条件下对不同的重金属离子有选择性络合作用，使废水中的重金属浮选分离。此法可用于处理矿业、冶金废水。
离子交换与吸附：废水中的重金属若以阳离子形式存在，则应采用阳离子交换树脂或其他阳离子交换剂处理；若以阴离子形式存在，如氯碱工业含汞废水中的氯化汞络合阴离子（HgCl4）2-，氰化物电镀废水中的重金属氰化物络合阴离子Zn(CN)+、Cd(CN)+、Cu(CN)+，含铬废水中的铬酸根阴离子CrO-等，均应采用阴离子交换树脂处理。
活性炭在酸性条件下（pH 2-3）能有效去除低浓度含铬废水中的铬。含硫活性炭能有效去除废水中的汞。活性炭还可用于处理含锌、铜的电镀废水。活性炭能吸附CN-，并在Cu2+和O2存在下氧化CN-，从而使CN-被吸附的位置再生。
膜法：主要有电渗析和反渗透。电渗析的特点是浓缩倍数有限，必须经过多级电渗析处理，才能将废水中的有用物质浓缩到可以回用的程度。反渗透用于处理镀镍、镀铜、镀锌、镀镉等电镀漂洗废水，对镍、铜、锌、镉等离子的去除率大多大于99%。因此，重金属废水可以通过反渗透处理浓缩回用，反渗透水（产品水）在水质良好时也可回用。
本文的贡献者有：
胡方碧 - 副教授 - 西南大学