铜污染
指铜(Cu)及其化合物在环境中所造成的污染。 主要污染来源是铜锌矿的开采和冶炼、金属加工、机械制造、钢铁生产等。 冶炼排放的烟尘是大气铜污染的主要来源。
镍污染
是由镍及其化合物所引起的环境污染。冶炼镍矿石及冶炼钢铁时，部分矿粉会随气流进入大气。在焙烧过程中也有镍及其化合物排出，主要为不溶于水的硫化镍（N iS），氧化镍（N iO）、金属镍粉尘等，成为大气中的颗粒物。燃烧生成的镍粉尘遇到热的一氧化碳，会生成易挥发的、剧毒的致癌物羰基镍[N i（CO）4]。精炼镍的作业工人，患鼻腔癌和肺癌的发病率较高。镀镍工业、机器制造业、金属加工业的废水中常含有镍，常用碱法处理工业废水，使其生成氢氧化镍[N i(OH)2]沉淀而清除掉。镍可在土壤中富集，含镍的大气颗粒物沉降、含镍废水灌溉、动植物残体腐烂、岩石风化等都是土壤中镍的来源。植物生长会吸收土壤中的镍。镍含量最高的植物是绿色蔬菜和烟草，可达1.5-3ppm。镍对水稻产生毒性的临界浓度是20ppm。我国规定车间空气中羰基镍的最高容许浓度为0.001mg/m3，地面水中镍的最高容许浓度为0.5mg/L。
锌污染
是指锌及化合物所引起的环境污染。主要污染源有锌矿开采、冶炼加工、机械制造以及镀锌、仪器仪表、有机会合成和造纸等工业的排放。汽车轮胎磨损以及煤燃烧产生的粉尘、烟尘中均含有锌及化合物，工业废水中锌常以锌的羟基络合物存在。
主要危害
环境污染
从环境污染方面，重金属是指汞、镉、铅以及“类金属”-----砷等生物毒性显著的重金属。对人体毒害最大的有5种：铅、汞、砷、镉。这些重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。
土壤污染，可以用耐重金属的植物修复，可以用来做游乐园等，非农业耕地，美国有这样的例子，安徽铜陵铜尾矿与澳大利亚合作，进行植物修复，效果已初见端倪 。
重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。 人体伤害
以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，造成危害。如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝的体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。如日本的水俣病，就是因为烧碱制造工业排放的废水中含有汞，在经生物作用变成有机汞后造成的；又如痛痛病，是由炼锌工业和镉电镀工业所排放的镉所致。汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境中，造成目前地表铅的浓度已有显著提高，致使近代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍，损害了人体健康。重金属对人体的伤害极大。
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重金属废水的处理技术
处理标准
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1、改革生产工艺，不用或少用毒性大的重金属。
2、采用合理的工艺流程、科学的管理和操作，减少重金属用量和随废水流失量，尽量减少外排废水量。重金属废水应当在产生地点就地处理，不同其他废水混合，以免使处理复杂化。更不应当不经处理直接排入城市下水道，以免扩大重金属污染。
3、废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除。可应用方法如中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、电解沉淀(或上浮)法、隔膜电解法等。
4、将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用方法有反渗透法、电渗析法、蒸发法和离子交换法等。这些方法应根据废水水质、水量等情况单独或组合使用。
处理特点和基本原则
废水中的重金属是各种常用方法不能分解破坏的，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态。例如,经化学沉淀处理后,废水中的重金属从溶解的离子状态转变成难溶性化合物而沉淀下来,从水中转移到污泥中；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上；经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。总之，重金属废水经处理后形成两种产物，一是基本上脱除了重金属的处理水，一是重金属的浓缩产物。重金属浓度低于排放标准的处理水可以排放；如果符合生产工艺用水要求，最好回用。浓缩产物中的重金属大都有使用价值，应尽量回收利用；没有回收价值的，要加以无害化处理。
重金属废水的治理,必须采用综合措施。首先,最根本的是改革生产工艺，不用或少用毒性大的重金属；其次是在使用重金属的生产过程中采用合理的工艺流程和完善的生产设备，实行科学的生产管理和运行操作，减少重金属的耗用量和随废水的流失量；在此基础上对数量少、浓度低的废水进行有效的处理。重金属废水应当在产生地点就地处理，不同其他废水混合，以免使处理复杂化。更不应当不经处理直接排入城市下水道，同城市污水混合进入污水处理厂。如果用含有重金属的污泥和废水作为肥料和灌溉农田，会使土壤受污染，造成重金属在农作物中积蓄。在农作物中富集系数最高的重金属是镉、镍和锌，而在水生生物中富集系数最高的重金属是汞、锌等。 化学沉淀法
在工业废水中投加某种化学物质,使其与废水中某些溶解性物质发生反应,生成难溶盐而沉淀下来,这种方法称为化学沉淀法[3]。传统的化学沉淀法包括中和沉淀法 硫化物沉淀法和钡盐沉淀法目前中和沉淀法应用比较广泛。中和沉淀法是将废水 pH 调节至碱性，废水中的金属离子与沉淀剂反应，转化为不溶的固体沉淀，一般，金属以氢氧化物的形式从溶液中沉淀出来。常用的沉淀剂有石灰、氢氧化钠等。石灰沉淀法能有效地去除废水中浓度高于 1000mg/L 的重金属离子，由于设备价格低，操作简单，安全方便，这使得石灰沉淀法在重金属废水处理中广为应用。重金属离子与 OH-离子是否生成难溶的氢氧化物沉淀,取决于溶液中重金属离子的浓度和OH-的浓度，利用各种金属氢氧化物在不同 pH 值条件下沉淀析出的特性，可以回收各种金属氢氧化物化学沉淀法处理重金属废水具有流程简单，处理效果好，操作管理便利，处理成本低廉的特点，是目前应用最为广泛的一种处理重金属废水的方法。 电解法
应用电解的基本原理，使废水中重金属离子在阳极和阴极上分别发生氧化还原反应，使重金属富集，从而使废水中重金属得以去除，并可回收重金属。电解法处理重金属废水具有运行可靠、重金属去除率高，可回收利用等特点。闫雷等[4]以泡沫镍作阴极、Ti基RuO2 涂层电极作阳极，用电解法处理电镀厂含镍废水，取得了良好效果，去除率高达97%以上。回收镍的纯度在88.5%以上。
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由于重金属浓度低时电耗大、投资成本高，电解法只适合处理高浓度的重金属废水。人们为了克服电解法在重金属废水浓度上的限制，提出了电解法与其它污水处理方法相结合的工艺，如离子交换-电解、吸附-电解、络合超滤-电解、共沉淀-电解法联合使用以回重金属离子[5]。水口山有色金属集团有限公司第四冶炼厂采用化学沉淀-电解法联合使用处理重金属废水，自 2008 年 11 月正式投入运行以来，一直运行稳定，处理效果好、经处理后的外排水中Pb、Cd、Zn、As等污染因子浓度低于《污水综合排放标准（GB 8978 1996）》一级标准，外排水水质接近饮用水标准[6]。
吸附法
吸附法是利用吸附剂吸附废水中重金属的一种方法, 传统的吸附剂有活性炭、沸石、粘土矿物等天然物质。活性炭的吸附能力强，对重金属去除率高，但价格昂贵，使用寿命短。近些年来发现矿物材料具有很强的吸附能力，其中天然沸石吸附能力最强，也是最早用于重金属废水处理的矿物材料[7]。为了提高处理效果，降低处理费用，国内外研究者利用改性技术处理各种材料，增加材料表面的有效功能团的数量，从而提高材料的吸附能力。经过多年的研究和实验，发现其效果明显，对重金属废水处理做出了突出的贡献[8]。
膜分离法
膜分离法是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液的化学形态使溶质和溶剂进行分离和浓缩的方法。膜分离技术在反应过程中不发生相变化、分离效率高、操作及维护方便、分离和浓缩同时进行，可回收有价值的重金属。常见的膜技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、液膜等。目前，反渗透和超滤在电镀废水处理中已得到广泛应用。国内外采用液膜法处理含重金属离子废水的报道很多。蒋柏泉[9]等用 CHCl3 作膜溶剂，Span-80 作表面活性剂， P507作流动载体,H2SO4 作内相制得的液膜体系，处理含镍废水时,其膜稳定性和迁移率都比较高，在确定的最佳液膜配比及操作条件下,Ni2+的迁移率可高达 97.32%。膜分离技术作为一种新型和高效的水处理技术受到各国水处理研究者的普遍重视，并取得了许多成功经验。将膜技术与其他工艺组合起来处理重金属废水将是今后的发展趋势。
离子交换法
离子交换法处理重金属废水是利用离子交换树脂上的可交换离子与重金属离子发生交换反应，从而去除废水中重金属离子的方法。离子交换技术去除废水中的重金属, 净化后出水中重金属离子浓度远低于化学沉淀法处理后出水中重金属离子的浓度, 通过再生,回收再生后溶液,可以实现重金属的回收。离子交换树脂性能对重金属离子的去除有较大影响。树脂对废水中重金属离子的分离具有选择性, 可以更好地实现废水中重金属离子的处理和重金属离子的回收。因此研制和选择对重金属离子具有选择性高、交换容量大、吸附-解吸过程可逆性好的离子交换树脂,对于离子交换树脂在重金属废水处理的应用有着重要的意义[11]。
生物法
生物法是通过生物体及其衍生物对水中重金属离子的吸附作用，达到去除重金属的目的。 能够吸附重金属及其它污染物的生物体及其衍生物称为生物吸附剂，主要包括细菌、真菌、藻类及一些细胞提取物。与传统的吸附剂相比，生物吸附剂具有以下主要特征:（1）适应性广，能在不同 pH 温度及加工过程下操作；（2）选择性高，能从溶液中吸附重金属离子而不受碱金属离子的干扰；（3）金属离子浓度影响小，在低浓度（ 10mg/L）和高浓度（ 100mg/L）下都有良好的金属吸附能力；（4）对有机物耐受性好，有机物污染（ 5000mg/L）不影响对金属离子的吸附；（5）再生能力强、步骤简单，再生后吸附能力无明显降低[12]。生物吸附法为重金属废水的处理提供了一种经济可行的技术，它的原料来源广泛且廉价，可达到以废治废的效果，随着对生物吸附剂研究的不断深入，生物吸附技术应用于重金属废水
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的净化具有广阔的发展前景 但国内外对于生物吸附的研究处于实验室阶段，且主要集中在影响因素的探讨上，对机理的研究还不透彻[13] 重金属浓缩产物的无害化处理
重金属废水经处理形成的浓缩产物，如因技术、经济等原因不能回收利用，或者经回收处理后仍有较高浓度的金属物未达到排放标准时，不能任意弃置，而应进行无害化处理。常用方法是不溶化和固化处理，就是将污泥等容易溶出重金属的废物同一些重金属的不溶化剂、固定剂等混合，使其中的重金属转变成难溶解的化合物，并且加入如水泥、沥青等胶结剂，将废物制成形状有规则、有一定强度、重金属浸出率很低的固体；还可用烧结法将重金属污泥制成不溶性固体。
重金属废水处理发展走向
在人类各种工业活动中 ,重金属的废水排放造成了生态环境的重金属污染。开展重金属污染治理工作 ,要从源头控制废水中重金属的排放量 ,同时对已污染的水体进行有效治理。(1)物理化学法在工业重金属水处理中有广泛的应用空间 ,不断研究和改善水处理剂和水处理设备来提高重金属吸附效率意义重大 ,同时对重金属的回收利用领域的研究也被人们所重视。如在废水的重金属浓度较低时 ,采用膜分离技术可以达到较好的分离效果 ,为提高膜的利用率和应用范围 ,可根据分离要求研制新型膜材料、 对膜表面进行有效改性 ,优化膜分离工艺 ,同时 ,深入研究传质和膜污染机理;吸附法以其独特的优越性被应用于重金属污染较高的水体治理方面。生物吸附剂和人工合成吸附材料有着良好的应用前景 ,寻找、 培养更多的生物吸附剂 ,利用物理化学方法进一步提高吸附材料的吸附率和再生能力 ,对重金属的有效去除以及回收利用有积极意义。(2)用微生物法处理废水具有安全方便无毒、 不产生二次污染、 絮凝效果好 ,且微生物生长快、 易于实现工业化等特点。微生物可以通过遗传工程、 驯化或构造出具有特殊功能、 针对性强的菌株。因此用微生物絮凝法处理重金属污水具有广阔的发展前景。(3)组合工艺是提高重金属分离效率的一种可行方法。如何利用各种方法的特点 ,有效的组合各种分离工艺 ,提高重金属的分离效率是该工艺的关键。如在重金属污染水体治理的方法中 ,化学法由于可能造成二次污染 ,且操作条件复杂、 不利于重 金属的回收利用等原因 ,限制了该法在污水处理的应用。如将化学法与膜分离技术合理结合 ,则可降低成本 ,提高处理效率。
传统的方法处理废水有成本高、反应慢、易造成二次污染、对于低浓度的重金属难处理等特点，为了解决以上问题，建议应用生物法来处理重金属废水，因为生物法不仅处理效果好、成本低、无二次污染，还有利于生态环境的改善。在废水处理的研究中，（1）要加强对环境无影响的试剂的研究和利用；（2）在实验过程中探索新的方法和思路；（3）有机结合传统方法和新的方法综合应用等研究具有一定的意义。
此外，回收重金属也是重金属废水治理的主要研究方向重金属废水中含有较多有价值的重金属元素,如果将废水中的重金属回收, 不但解决了重金属废水污染问题, 而且还有一定的经济效益。张永锋[14]采用络合—超滤—电解集成技术处理重金属废水, 超滤的浓缩液可通过电解回收重金属, 从而实现废水回用和重金属回收的双重目的, 为重金属废水的根治找到了新的出路。广义上的植物修复技术[15]是指利用植物提取、吸收、 分解、 转化或固定土壤、 沉积物、 污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称。目前有关植物修复技术仍主要集中在无机污染(重金属)植物修复上。重金属污染植物修复的内容主要包括植物萃 取、 植物稳定、 植物挥发、 根系过滤和种苗过滤等。 植物修复技术与其他的技术相比具有技术和经济上的双重优势, 实施较简便、 成本较低和对环境扰动少。植物不仅可以清除
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土壤中重金属污染物, 还可以从富含金属的植物残体中回收贵重金属, 取得直接的经济效益。缺点是治理效率较低, 不能治理重污染土壤。
参考文献
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