吸附技術作為一種有效去除重金屬的方法，在水污染控制和水凈化領域里發揮著其他技術無可取代的重要作用。目前，我國對含重金屬廢水的處理技術基本采用日本提供的處理工藝，雖然處理效果好，但仍有不足，在以后的研究中，可以將廉價吸附材料吸附重金屬的過程加入到處理廢水的工藝中，以提高水質凈化質量及材料利用率，降低處理成本。

1 水環境污染因子—重金屬

從環境污染方面來講，重金屬主要指汞、鎘、鉛等毒性顯著的金屬元素，也包括具有一定毒性的元素，如鋅、銅、鈷等，還有一些元素，如砷、硒、鈹，這些雖不屬于重金屬，但考慮到砷和硒的毒性及某些性質類似于重金屬，且鈹與人類健康關系密切，所以，在環境研究中把砷、硒和鈹列入重金屬中一起討論。大型化工業、重工業企業、印染、紡織、造紙等工廠排放的工業廢水中含有大量的重金屬離子，排入水體后，這些重金屬經過遷移、富集，對生態系統、農業和人類健康造成巨大的傷害。例如，鉛是一種典型的重金屬污染物，在自然環境中難以被微生物降解，通過植物或農作物將鉛轉移到人或者動物體內，長期飲用含大量鉛的水會導致貧血、腎臟疾病和智力遲鈍等嚴重的疾病，Pb2+ 被列為水體中優先控制的污染物之一;震驚世界的八大公害中就有由重金屬Cd引起的“骨痛病”和由Hg引起的“水俁病”;砷是人體非必須元素，它的化合物大多有毒， 關于砷引起的黑足病、角質化等皮膚病以及癌癥等， 在世界上很多地區都有所報道，砷污染也成為世界矚目的全球性問題之一。

2 常見重金屬吸附材料研究現狀

目前，研究人員對廢水中重金屬的吸附材料進行了大量研究，既有對吸附材料吸附性能的試驗，也有對吸附材料運用條件的探究，按化學結構分類，具體分述如下：

2.1 無機吸附劑

2.1.1 沸石

沸石是一種孔徑均勻、比表面積大、價格低廉的高效吸附材料，廣泛應用于各研究領域中，包括天然沸石、斜發沸石、方沸石等。我國的天然沸石資源豐富，河北、內蒙古、山西的儲量占全國的 45%，其余主要分布在東北、山東、安徽、江蘇和浙江等地。Omar等探究了3種廉價吸附劑(天然沸石、粉煤灰、花生殼木炭)對Cu2+和Zn2+

的吸附行為，得出最佳的吸附條件，實驗表明：天然沸石是3種吸附劑中吸附能力最強的材料，其最適pH值為6，吸附達到平衡時所需時間為3 h。

2.1.2 硅藻土

硅藻土是一種生物成因的硅質沉積巖，其主要成分是SiO2，還含有少量的金屬氧化物，因其孔隙度大、穩定性強、吸收性好等特點，常被用于涂料、油漆、污水處理等行業。早在十幾年前，研究人員就開始研究硅藻土的吸收性能。劉頻等采用云南騰沖硅藻土進行化學改性，并從吸附劑用量、溶液pH值、吸附作用時間等條件對吸附性能的影響方面研究了該材料對Pb2+的吸附作用，結果顯示：在室溫條件下, 當Pb2+的初始質量濃度為20mg/L，吸附劑投加量3.0 g/L，吸附時間為60 min，溶液pH值為7 ~ 8的條件下，改性硅藻土對水溶液中Pb2+的去除率為96.3% ，由上述數據得出，硅藻土改性后的吸附效率明顯優于原土。

2.1.3 其它無機吸附劑

還有一些無機礦物也是常用的高效吸附材料，例如其它分子篩、高嶺土等，對這些礦物進行改性，也可提高礦物的吸附效率。

2.2 有機(高分子)吸附劑

2.2.1 纖維類吸附劑

纖維類吸附材料分子內有很多羥基基團，且具有多孔的特性，它的吸附性能早已受到研究人員的關注，并且關于此類吸附劑的研究也愈來愈多，目前， 研究人員通過對其進行化學改性，使其吸附效率提高。傅偉昌以棉纖維為原料制備甜菜堿型兩性化纖維素，探討其合成途徑的相關影響因素，并研究產物Cr2O72-，Mn2+，Cu2+的吸附性能，結果表明：重金屬離子溶液的pH值對離子的去除效果有較大影響，在pH值為5.8時，對Cr2O72-有較好的吸附能力;在pH值為7.0時，對Mn2+，Cu2+有較好的吸附能力;即該制備產物對金屬陰、陽離子均有吸附效用。夏友誼等通過合成的廢水凈化纖維探究其對Cu2+的吸附性能，得出：廢水凈化纖維對Cu2+吸附量可達6.24 mg/g，吸附能力主要來自廢水凈化纖維β-環糊精中羥基與Cu2+的絡合作用，β-環糊精與Cu2+絡合比為4:7，該纖維對試劑反應條件要求較簡單，無二次污染，且凈化效率較高。

2.2.2 樹脂類吸附劑

樹脂類吸附劑在重金屬水處理方面的應用比較廣泛，魯雪梅等就此類材料進行了綜述，研究表明：用樹脂材料處理重金屬廢水具有高效、經濟的特點，具有較好的發展前景，但合成新型離子交換樹脂的過程需要進一步優化，同時還發現，改性后的離子交換樹脂有更高的吸附效率。 高吸水樹脂因其高吸水能力，且在高溫高壓下的高保水能力，成為一種迅速發展起來的有機吸附材料。王品等用自制和市售的3種丙稀酰胺型高吸水樹脂為試樣，通過靜態吸附法，研究該樹脂對Cd2+，Cu2+，和Ni2+3種金屬離子的吸附行為，實驗得出：重金屬離子濃度越大，該材料對3種重金屬的吸附量也越大，當3種金屬離子混合時，高吸水樹脂表現出一定的選擇性吸附，吸附量大小依次是Cu2+> Cd2+> Ni2+;同時還探究了樹脂吸附Cu2+后在物質的量濃度為1 mol/L的HCl溶液中的解吸附性能，結果表明：3種樹脂吸附Cu2+后在1 mol/L的HCl溶液中解吸附3 min時，解吸附率分別達到98.62%，98.45%，83.87%。

2.2.3 殼聚糖類吸附劑

殼聚糖是一種天然高分子材料，對許多物質具有螯合吸附作用，其分子中的氨基和相鄰的羥基能與許多金屬離子(如Hg2+，Ni2+，Cu2+，Pb2+等)形成穩定的螯合物，多用于治理重金屬廢水、凈化自來水及在濕法冶金中分離金屬離子等。雷志丹等研究殼聚糖對模擬廢水中的微量重金屬離子Cu2+和Pb2+的吸附，確定了最佳吸附條件，結果為：在實驗室條件下，Cu2+的最佳pH值為9，Pb2+的最佳pH值為6，殼聚糖最佳用量均為10 g/L，最佳吸附時間均為20 min，溫度均為溫，殼聚糖脫乙酰度均為85%，可見，殼聚糖對水中微量重金屬離子有較好的吸附效果。

2.2.4 其它高分子吸附劑

有些高分子吸附材料雖然研究較少，但其吸附效果是很可觀的，且引導了處理重金屬廢水的新型高分子吸附材料的研發與應用。

2.3 碳質吸附劑

碳質吸附劑中，運用最多的就是活性炭，活性炭本身具有特殊的孔隙結構，因此，可以高效地吸附重金屬離子。侯曉龍等采用模擬重金屬廢水的正交試驗設計，研究5種物理吸附劑(活性炭、人造沸石草石灰、爐灰、木炭)對重金屬的吸附效果，探討pH值、吸附劑加入量和振蕩時間等因素對吸附效果的影響，結果表明：在一定pH值吸附劑加入量和振蕩時間下，5種物理吸附劑對6種重金屬(Pb，Cd，Mn，Zn，Cr，Ni)均有較好的吸附效果，其中活性炭對Pb，Ni和Cr的吸附率最大，分別達到100%，94.42%和100%。各影響因素對不同吸附劑吸附重金屬的影響能力基本表現為，pH值>吸附劑加入量>振蕩時間;活性炭、木炭和草木灰對重金屬廢水的最佳吸附條件為，吸附劑加人量40 g/L，pH值l0 ～ 10.5，振蕩時間180 min。從各組數據中也可得出：活性炭對重金屬的綜合吸附能力要強于其它4種。

3 新型重金屬吸附材料

在眾多傳統吸附材料的運用實踐中，傳統吸附劑表現出運用成本高、去除低濃度重金屬離子的能力不強的缺陷，研究人員開始尋找一種能廣泛應用于污水處理的新型吸附劑。生物吸附法作為新興的廢水處理技術，因其材料易得、價格低廉、對低度重金屬廢水的處理效果好，受到研究人員的極大關注，現階段，生物吸附材料的研究已成為污水處理領域里的一個發展新方向。

納米材料因其特殊的結構和性質，一直受到科研人員的極大關注， 并且廣泛應用于各個行業領域，環境方面的研究人員也開始探究納米材料在環境中的應用。黃文等利用陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉(SDS)包裹在Fe3O4磁性納米顆粒表面形成一種新型納米固相萃取吸附劑，并研究了吸附劑的吸附性能，研究結果表明：該吸附劑對陽離子重金屬有一定的吸附作用，當SDS的質量濃度為300mg/L時，單位吸附量達到最大;在一定范圍內，吸附平衡可以較好地與Langmuir等溫曲線擬合;Fe3O4/SDS容易洗脫和再生，能很好地應用于實際。

綜上所述，尋找一種吸附效率高、通用性強、來源廣泛、價格低廉、操作簡便、運行費用低、所需條件溫和、不產生二次污染、易于回收的吸附材料，并運用到重金屬廢水的實際處理過程中將成為日后研究工作的重點。

原標題:吸附材料處理重金屬廢水的研究進展

編輯：曲宏斌