水環(huán)境已成為世界各國普遍關(guān)注的問題，而重金屬污染是水環(huán)境污染的一個重要方面，隨著經(jīng)濟程度以及工農(nóng)業(yè)的快速開展，水環(huán)境中的重金屬污染日趨嚴(yán)重已成為一個不爭的事實。重金屬污染物具有不被生物降解，高毒性、高致癌性、污染長期性、易生物富集性等特性，能在動物和植物體內(nèi)積聚，經(jīng)過食物鏈逐漸富集，對環(huán)境、生物以及人體安康形成嚴(yán)重的危害。因而，尋覓平安、經(jīng)濟有效的辦法進行含重金屬工業(yè)廢水處理成為水環(huán)境修復(fù)研討中的一個重要課題。傳統(tǒng)的重金屬處置辦法主要有化學(xué)沉淀法、氧化復(fù)原法、電解法、浸透膜法、理化吸附法等，固然能到達一定的處置效果，但具有本錢高、形成二次污染、操作復(fù)雜等缺陷。相比傳統(tǒng)辦法，近年來開展起來的生物法具有高效率、低本錢、環(huán)境友好、資料來源廣、操作便當(dāng)簡單等優(yōu)點，已逐步成為重金屬水處置研討中的熱點，具有潛在及寬廣的應(yīng)用前景。

　　一、傳統(tǒng)的處置辦法

　　傳統(tǒng)的處置污廢水中重金屬污染物的辦法主要是有化學(xué)辦法和物理辦法，最常見的有化學(xué)沉淀法、氧化復(fù)原法、電解法、浸透膜法和理化吸附法等。

　　化學(xué)沉淀法即是向水中投入相應(yīng)的化學(xué)藥劑，使其與水中的重金屬離子發(fā)作反響完成溶解性的金屬離子轉(zhuǎn)化尷尬溶或不溶的金屬化合物，經(jīng)過沉淀過濾完成與水別離。主要包括中和沉淀法、鋇鹽沉淀法、硫化物沉淀法以及鐵氧體共沉法。化學(xué)沉淀法請求對化學(xué)藥劑的投加量嚴(yán)厲控制，假如投加過量則會形成水體的二次污染，因而普通都需求實施二次處置，處置效果不徹底，且工藝比擬復(fù)雜，投資高。

　　氧化復(fù)原法常用在重金屬廢水處置中的前處置。普通而言，氧化反響和復(fù)原反響是同時發(fā)作的，但常習(xí)氣性分為藥劑氧化法和藥劑復(fù)原法。藥劑氧化法主要用于去除水中Fe2+、Mn2+，而藥劑復(fù)原法主要用于去除水中的Cr6+、Cd2+和Hg2+等重金屬離子。

　　電解法是應(yīng)用直流電對溶質(zhì)實施氧化復(fù)原反響的過程。這種辦法可經(jīng)過控制電極電勢，將混合金屬離子實施逐級別離，分別回收提純得到純度比擬高的單一金屬，便于重金屬的直接回收應(yīng)用。但電解法存在的問題是耗電量太大，工藝請求復(fù)雜，需嚴(yán)厲控制溶液、pH、空氣攪拌速度等條件來防止陽極鈍化，提升別離效率。

　　浸透膜法是應(yīng)用一種特殊膜在某種驅(qū)動力下將溶質(zhì)與水分子隔開，將污染物實施濃縮的辦法。在處置廢水中，去除重金屬離子主要采用的膜浸透法有反浸透膜法和電浸透膜法。浸透膜法具有不需求參加化學(xué)試劑的特性，因而也沒有二次污染問題，但其膜的價錢昂貴，且易污染使得通量降底造成處置效果降落。

　　吸附法的根本原理主要是物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附劑品種繁多，均表達出孔隙興旺、比外表積宏大的特性，活性炭是最普遍的物理吸附劑。常用的化學(xué)吸附劑有腐殖酸類物質(zhì)，適用于處置水量大、含多種重金屬離子但濃度低的礦山廢水。

　　二、生物法

　　生物法是應(yīng)用活的生物體或沒有生命的生物資料對水中的重金屬離子實施吸附、運轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)化等作用從而到達去除水體中有害重金屬離子的目的。生物法作為一種新型的處置辦法，具有高效率、低本錢、無二次污染、環(huán)保等優(yōu)勢。其主要包括生物吸附法、生物絮凝法、生物外表活性劑修復(fù)、復(fù)合硫酸鹽復(fù)原菌去除法、納米資料與微生物復(fù)合資料等辦法。

　　2.1 生物吸附法

　　生物吸附法是應(yīng)用微生物及其衍生物等吸附水中的重金屬離子從而去除水中重金屬離子的辦法。生物吸附概念最早是由Ruchhoft在1949年提出來的，從20世紀(jì)50年代到如今，生物吸附資料不時涌現(xiàn)，生物吸附機理研討不時深化。生物吸附法主要包括微生物吸附法和生物質(zhì)吸附法。

　　2.1.1 微生物吸附法

　　微生物吸附法即應(yīng)用微生物細(xì)胞可以將水中的重金屬離子吸附到細(xì)胞外表，然后經(jīng)過細(xì)胞膜將重金屬離子運輸?shù)郊?xì)胞體中“積聚冶起來，對重金屬離子到達去除效果。在20世紀(jì)，國外學(xué)者AnoopK就經(jīng)過實考證明了微生物細(xì)胞壁化學(xué)功用團(氨基、羧基、磷酸基等)對重金屬離子具有吸附作用。我國學(xué)者吳涓等也對黃孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)菌絲球吸附Pb2+的過程和機理實施了研討。與傳統(tǒng)處置辦法相比，微生物吸附法具有以下幾個優(yōu)點：(1)能夠選擇性去除某種重金屬離子，(2)處置效率高，不惹起二次污染，(3)pH值范圍較寬，(4)易于別離回收金屬。目前，已研討的關(guān)于吸附重金屬的微生物有很多，例如：苦味諾卡菌、水洗工業(yè)廢菌、青霉菌、曲霉菌、釀酒酵母、深海細(xì)菌、藻類等。

　　關(guān)于微生物吸附處置重金屬離子，目前有研討提出對微生物實施基因工程改造，以增強對重金屬離子的吸附或代謝，從而提升處置效果，此辦法在國外研討較多。如美國學(xué)者將Hg2+轉(zhuǎn)運蛋白基因merT和merP與植物螯合肽在大腸桿菌中共同表達使得大腸桿菌可以分離的Hg2+是普通大腸桿菌的6倍，日本學(xué)者將擬南芥的植物螯合肽基因經(jīng)過基因改造，讓其受固氮基因nifH啟動子的調(diào)控，并轉(zhuǎn)入紫云英根瘤菌中，這種工程菌比未經(jīng)改造的菌分離土壤中鎘的才能提升9~19倍。

　　2.1.2 生物質(zhì)吸附法

　　生物質(zhì)吸附法主要是應(yīng)用低價或廢棄的自然高分子生物質(zhì)及其改性資料對水中的重金屬離子實施吸附處置。如今研討非常活潑的生物質(zhì)吸附資料包括殼聚糖、纖維素、木質(zhì)素、農(nóng)林廢棄物等。這些自然高分子生物質(zhì)資源豐厚，與傳統(tǒng)的吸附劑相比，具有可再生、易降解、本錢低、環(huán)境友好、等優(yōu)點，應(yīng)用農(nóng)林廢棄物處置還能到達以廢治廢的目的，綠色環(huán)保。研討發(fā)現(xiàn)經(jīng)過相應(yīng)的辦法化學(xué)改性生物質(zhì)資料，其處置時間縮短，效果提升，特別是對低濃度的重金屬有極強的選擇吸附才能和高吸附量，因而成為目前研討的熱點，其相關(guān)報道較多，例如林芳芳等研討的高錳酸鉀改性花生殼、劉恒博等應(yīng)用氯化鋅改性小麥秸稈、張瑋等應(yīng)用異丙醇溶液改性橙皮等。研討結(jié)果均標(biāo)明，對生物質(zhì)資料采用相應(yīng)的改性措施后，其吸附性能有很大的改善，吸附效果提升，且再生應(yīng)用性能好，是將來重金屬處置研討開展方向之一。

　　2.2 生物外表活性劑修復(fù)技術(shù)

　　生物外表活性劑是微生物在代謝過程中分泌的具有一定外表和界面活性，同時含有親水基和疏水基的兩性化合物。生物外表活性劑普通由植物、動物或微生物產(chǎn)生，主要分為糖脂類、脂多肽和脂蛋白、磷脂、脂肪酸類、聚合外表活性劑類和微性外表活性劑5大類。生物外表活性劑具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的抗菌性能。與傳統(tǒng)化學(xué)合成外表活性劑相比，其具有耐溫、耐鹽、可生物降解、環(huán)境友好、可原位合成、生產(chǎn)原料來源廣等優(yōu)點。目前在重金屬污染修復(fù)中，研討較多的生物外表活性劑有：鼠李糖脂(rhamnolipid)、槐糖脂(sophorolipid)、枯草桿菌外表活性劑(surfactin)、皂角苷(saponin)等。

　　2.3 硫酸鹽復(fù)原菌去除法

　　硫酸鹽復(fù)原菌去除法是微生物法常見的一種，該辦法是應(yīng)用SBR復(fù)原菌能將硫酸根離子(SO2-4)和有機硫復(fù)原為負(fù)二價的硫離子(S2-)，S2-與重金屬離子生成溶度積很小的硫化物沉淀，則重金屬被去除。相比傳統(tǒng)的硫化物沉淀法，硫酸鹽復(fù)原菌去除法對重金屬離子的去除率高，去除的重金屬品種多，處置潛力大，操作管理便當(dāng)，投資運轉(zhuǎn)費用低等優(yōu)勢。目前，在酸性礦山廢水的生處置中主要應(yīng)用的就是SBR處置技術(shù)，依賴高的SBR代謝活性而產(chǎn)生大量的金屬硫化物。但此辦法也有一定的弊端，應(yīng)用SRB處置含重金屬廢水，通常會造成菌體和金屬硫化物一同沉淀，其結(jié)果是水中的微生物濃度降低，處置效果變差。針對這一問標(biāo)題前有學(xué)者提出兩段式工藝和ZVI-SRB(零價鐵-硫酸鹽復(fù)原菌)系統(tǒng)。

　　2.4 納米資料與微生物復(fù)合資料

　　納米科技為處理環(huán)境問題提供了有力的技術(shù)手腕，將納米資料與微生物分離構(gòu)成新型的復(fù)合資料用于水中重金屬離子的處置具有潛在的應(yīng)用前景，成為目前的研討熱點之一。例如由硫酸鹽復(fù)原菌(SRB)原位生成納米級的硫鐵化合物而構(gòu)成生物的硫鐵復(fù)合資料(生物硫鐵)兼具有微生物處置和化學(xué)處置辦法的優(yōu)點。生物硫鐵不但具有較強的復(fù)原性還具有磁性和較強的再生性能，特別其磁性吸附作用在低濃度重金屬廢水處置中效果較好。我國學(xué)者張云松等還研討了納米TiO2分離酵母菌構(gòu)成新型復(fù)合吸附劑，在特定的條件下可提升對Cu2+的吸附容量。

　　三、結(jié)語

　　重金屬污染對人類生活和環(huán)境危害大，因而對重金屬污染水的管理是水環(huán)境維護中的一項重要內(nèi)容。應(yīng)用化學(xué)沉淀法、氧化復(fù)原法、電解法、浸透膜法、理化吸附法等傳統(tǒng)的處置辦法固然也能到達較好的處置效果，但其普遍存在著運轉(zhuǎn)費用高、投資大、操作復(fù)雜、二次污染、處置低濃度重金屬離子效果差或本錢高等缺陷。生物法作為管理重金屬污染的一項新技術(shù)被普遍關(guān)注，是近年來研討的熱點，其具有處置效率高、無二次污染、適用范圍廣、資料來源廣、本錢低、操作簡雙方便、易于原位修復(fù)等優(yōu)勢，并具有環(huán)保特征而其他技術(shù)不可比較。

　　但是值得留意的是運用生物法處置水中的重金屬固然效果極好，目前大多數(shù)的生物處置技術(shù)依然還是停留在實驗室程度，較少應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保范疇中。由于生物體機制的復(fù)雜性，目前對生物體與重金屬離子的互相作用機制的研討了解還有限，生物法自身也存在著一些問題，例如應(yīng)用微生物處置重金屬離子，微生物生命有限的問題，生物吸附劑來源、品種多樣化，無固定外形，沒有統(tǒng)一規(guī)范的產(chǎn)品，生物吸附劑最終去向等問題。但我以為應(yīng)用生物法去除水中的重金屬依然是最具潛力的處置辦法，是重金屬處置將來必然的開展趨向，具有寬廣的應(yīng)用前景。針對目前所存在的一些問題，倡議在今后的研討范疇中能夠從以下幾個方面完成研討打破：

　　(1)進一步對生物體對重金屬離子的作用機制實施系統(tǒng)性的總結(jié)和深化的理論構(gòu)建

　　(2)研討開發(fā)新型高效、低本錢、可持續(xù)處置大量重金屬廢水的生物處置技術(shù)及工藝

　　(3)對來源普遍，成分復(fù)雜的生物資料實施處置制成固定化的產(chǎn)品，并制定一定規(guī)范實施分類使其便于投入實踐應(yīng)用

　　(4)研討環(huán)保有效的方式處理生物處置資料的最終處置問題。