重金屬?gòu)U水排放到環(huán)境中不能被微生物降解，具有累積性。重金屬對(duì)人類健康、動(dòng)植物及水生生物產(chǎn)生嚴(yán)重危害。因此，一直以來有關(guān)重金屬離子廢水的處理備受國(guó)內(nèi)外環(huán)境工程領(lǐng)域工作者的關(guān)注。目前處理重金屬?gòu)U水的方法有吸附法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、生物吸附法、電化學(xué)法、電解法、膜分離法等，各種方法在處理重金屬?gòu)U水方面各有優(yōu)勢(shì)。吸附法主要是利用具有高比表面積結(jié)構(gòu)或者特殊官能基團(tuán)的吸附材料對(duì)水中重金屬離子進(jìn)行吸附。吸附方式可分為物理吸附和化學(xué)吸附。吸附法作為傳統(tǒng)的重金屬?gòu)U水處理方法具有操作簡(jiǎn)便、效率高、能耗低、無二次污染、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是去除水中重金屬zui有應(yīng)用前景的方法。吸附劑吸附的重金屬離子容易通過解吸回收和利用，實(shí)現(xiàn)污染治理和廢物資源化并舉，符合循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展的要求。吸附法的關(guān)鍵是需要高吸附性能的吸附劑。目前，吸附法處理重金屬的研究方向一是使用廉價(jià)材料，如一些工業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦物加工等廢料作為吸附材料，二是制備功能性具有高比表面積或官能團(tuán)的材料，這些材料具有高吸附容量、快速吸附平衡的能力。筆者對(duì)吸附法處理重金屬?gòu)U水做一綜述。

1 多孔材料吸附廢水中的重金屬離子研究
 
多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料，其比表面積大，有利于重金屬離子的吸附。傳統(tǒng)的孔材料主要有活性炭、硅藻土、沸石、海泡石、膨潤(rùn)土、介孔材料等。王澤紅等以天然沸石為原料，采用酸、堿、鹽改性后用來處理廢水中的鉛和銅離子，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過堿改性的沸石對(duì)鉛和銅的去除能力大為改善，對(duì)初始質(zhì)量濃度100 mg/L的銅和鉛溶液，其去除率可達(dá)99%以上，可以達(dá)標(biāo)排放。謝治民等用FeCl3改性海泡石處理廢水中的銻，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鐵改性海泡石結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，增強(qiáng)了其吸附性能；海泡石對(duì)pH有緩沖作用，增加其使用范圍；用0.1 mol/L NaOH再生后，使用6次，吸附量可達(dá)12.5 mg/g。Pingxiao Wu等通過改性制備了羥基鐵柱撐膨潤(rùn)土，并研究了其對(duì)鎘的吸附，吸附量可達(dá)25.7 mg/g。但這些傳統(tǒng)的吸附材料普遍吸附容量較低，需要修飾或者改性。近些年來，研究人員通過化學(xué)組裝，人工合成了金屬-有機(jī)骨架材料，這類材料具有各種微納尺度的骨架型規(guī)整孔道結(jié)構(gòu)、超大比表面積、空隙率以及小的固體密度。Fei Ke等采用巰基對(duì)三維金屬-有機(jī)骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性用于分離水中的Hg2+。實(shí)驗(yàn)表明，改性的金屬-有機(jī)骨架化合物不僅顯示很強(qiáng)的吸附親和力（Kd=4.73×105 mL/g）和很高的吸附Hg2+容量（zui大吸附量可達(dá)714.29 mg/g），而且吸附平衡時(shí)間短。金屬-有機(jī)骨架材料因其具有高比表面積和高孔隙率，吸附容量大，是重金屬?gòu)U水處理材料發(fā)展的一個(gè)方向。

2 工農(nóng)業(yè)廢棄物吸附廢水中的重金屬離子研究
 
一些工業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦物加工的廢棄物原料來源廣泛，價(jià)格成本低，處理工藝流程簡(jiǎn)單，并能以廢治廢、提高資源回收利用率。這些材料稍微加工或處理就可用于對(duì)重金屬?gòu)U水的處理。低費(fèi)用的工業(yè)廢棄物主要有粉煤灰、高爐渣、黑液木質(zhì)素、工業(yè)污泥以及農(nóng)業(yè)加工廢料如米糠、甘蔗渣、稻殼、麩皮、花生殼等。周利民等考察了粉煤灰對(duì)Cd2+和Ni2+的單組分吸附和雙組分吸附性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，粉煤灰可有效吸附水溶液中的Cd2+和Ni2+，去除率隨溶液pH的升高而增加，吸附約60 min后趨于平衡。粉煤灰對(duì)Ni2+的吸附容量高于Cd2+。雙組分吸附時(shí)，Ni2+和Cd2+之間存在明顯的競(jìng)爭(zhēng)吸附效應(yīng)；用稀酸進(jìn)行脫附，脫附實(shí)驗(yàn)表明，Cd2+比Ni2+易于脫附，對(duì)Cd2+脫附率>60%，對(duì)Ni2+脫附率>35%。尹奇德等用改性城市污泥為吸附劑，去除工業(yè)電鍍廢水中的重金屬離子Cd（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）。結(jié)果表明，pH是影響污泥灰對(duì)重金屬離子吸附的重要因素，鎘（Ⅱ）、鎳（Ⅱ）吸附的pH分別 為6.0、6.5；當(dāng)吸附劑質(zhì)量濃度為10 g/L時(shí)，Cd（Ⅲ）、Ni（Ⅱ）的吸附容量分別達(dá)到 1.21、1.02 mg/g。張?jiān)倮纫曰ㄉ鷼樯镂絼ㄟ^序批式實(shí)驗(yàn)研究了其對(duì)Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+的吸附過程，花生殼對(duì)這5種金屬離子的zui大吸附量分別是32.25、7.09、3.82、2.95、2.22 mg/g，說明花生殼可用于處理低質(zhì)量濃度的多種重金屬混合廢水。盡管這些吸附材料來源廣、成本較低，但工業(yè)廢棄物可能滲出一些有害元素到水中，產(chǎn)生二次污染，吸附劑一旦吸附飽和之后很難回收，難以處置。農(nóng)業(yè)廢棄物未經(jīng)處理即作為吸附劑使用，存在吸附量小，使用過程中增加水體的化學(xué)需氧量和總有機(jī)碳的問題。而且這些廉價(jià)的吸附劑，往往存在吸附率低、使用量大的缺點(diǎn)。

3 納米材料吸附廢水中重金屬離子研究
 
隨著納米科學(xué)與納米技術(shù)的發(fā)展，它能將當(dāng)前水處理中存在的問題通過使用納米吸附劑、納米催化劑、生物活性納米顆粒以及納米結(jié)構(gòu)催化膜等得到解決或者大大改善。納米材料具有很大的比表面積，是一種優(yōu)良的吸附劑。多種納米材料用于重金屬吸附，如納米零價(jià)鐵、鐵氧化物、、二氧化鈰、碳納米管、鈦酸納米管等。

一些研究表明，納米材料在去除水中有毒離子和有機(jī)污染物方面顯示出比塊體材料更高的吸附能力。并且，隨著徑粒的減少，納米材料的吸附能力顯著增加。例如，F(xiàn)e3O4納米晶的粒徑從300 nm減少到12 nm，其去除As（Ⅲ）和As（Ⅵ）的效率以幾何數(shù)量級(jí)增加。納米材料的吸附能力優(yōu)于傳統(tǒng)的高性能吸附材料，如活性炭、沸石、聚合物離子交換樹脂等。為了避免磁性納米Fe3O4在水溶液中發(fā)生氧化和團(tuán)聚，Jinfu Liu等用腐殖酸修飾的納米Fe3O4吸附水中的重金屬離子，結(jié)果顯示納米Fe3O4不僅在自來水、天然水中甚至在酸性或堿性溶液中都很穩(wěn)定，且吸附能力強(qiáng)、吸附平衡時(shí)間短。Yongmei Hao等用1，6-己二胺與Fe3O4通過共價(jià)鍵結(jié)合形成氨基功能化的磁性納米Fe3O4，并對(duì)Cu（Ⅱ）離子進(jìn)行吸附，結(jié)果顯示，其能在5 min內(nèi)達(dá)到吸附平衡，吸附劑循環(huán)15次很穩(wěn)定。L. Xiong等制備了鈦酸納米管并研究了鈦酸納米管對(duì)重金屬Pb（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）的吸附行為。研究發(fā)現(xiàn)，鈦酸納米管對(duì)Pb（Ⅱ）和 Cd（Ⅱ）產(chǎn)生zui大吸附的pH在5.0~6.0，zui大吸附容量分別為520.83、238.61 mg/g。對(duì)每一種金屬離子，開始5 min吸附非常快，然后在180 min達(dá)到吸附平衡。用0.1 mol/L鹽酸在3 h內(nèi)能使80%的Pb（Ⅱ）和85%的Cd（Ⅱ）解吸。總之，納米吸附劑展示了其高吸附容量、快速以及重復(fù)利用的特性。

4 層次納米材料吸附廢水中重金屬離子研究
 
納米顆粒處理廢水時(shí)是懸浮在溶液中，在實(shí)際應(yīng)用中，需要增加分離步驟以便將納米顆粒吸附劑從溶液中分離出來。層次納米結(jié)構(gòu)材料是指由兩級(jí)或兩級(jí)以上納米結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，整體具有微米大小的材料。由于構(gòu)成層次結(jié)構(gòu)材料的納米結(jié)構(gòu)單元具有高比表面積，并且表面功能基團(tuán)能與重金屬離子結(jié)合，因此層次納米材料在處理重金屬方面顯示了巨大的潛力。層次結(jié)構(gòu)納米材料局部具有納米結(jié)構(gòu)而整體屬于微米級(jí)，這使其具有良好的機(jī)械特征，如強(qiáng)度高、便于傳輸、易于回收和再生。層次納米材料的微觀結(jié)構(gòu)特性使其適合用來去除水中的有害離子。一些層次納米氧化物如CeO2、Fe2O3、 γ-Al2O3、TiO2、MgO等顯示出高吸附能力。 Haiyang Xiao等〔32〕采用溶膠-凝膠法制備層次結(jié)構(gòu)CeO2吸附Cr（Ⅳ）和羅丹明B。結(jié)果表明，層次微球的CeO2對(duì)羅丹明B和Cr（Ⅳ）同時(shí)都有很強(qiáng)的吸附能力。Liangsu Zhong等自組裝的三維花狀鐵氧化物對(duì)Cr（Ⅳ）、As（Ⅴ）離子和有機(jī)染料都有很高的吸附能力。并且認(rèn)為吸附機(jī)理不僅是金屬離子在納米顆粒表面形成配合物以及與納米顆粒表面發(fā)生的離子交換作用，其高吸附性能還應(yīng)歸因于三維納米鐵氧化物大的表面積和多孔結(jié)構(gòu)。納米層次材料具有同時(shí)吸附多種金屬離子和有機(jī)物的能力。

5 展望
 
綜上所述，在重金屬處理中，吸附法是一種重要的物理化學(xué)方法。吸附法處理重金屬雖然具有操作簡(jiǎn)便、少等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景，但吸附法存在吸附平衡時(shí)間長(zhǎng)、處理效率低的缺點(diǎn)。對(duì)于復(fù)雜的重金屬?gòu)U水，存在各種陰陽離子相互影響，往往處理效率更低。吸附法在處理重金屬?gòu)U水方面的研究應(yīng)主要側(cè)重于提高吸附劑的吸附性能。因此，吸附劑應(yīng)該具備如下幾個(gè)特點(diǎn)：價(jià)格低廉，制備或者獲取簡(jiǎn)便；選擇性好；容易再生、化學(xué)和生物性質(zhì)穩(wěn)定；吸附容量大、吸附平衡時(shí)間短。

吸附劑對(duì)重金屬污染物的去除效果主要取決于吸附劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，因此尋找廉價(jià)、、易處置的吸附劑并用于實(shí)際應(yīng)用是當(dāng)前水處理研究的主要方向。不斷開發(fā)新的功能吸附劑，吸附劑的來源主要從如下幾種途徑獲得：（1）通過對(duì)天然材料進(jìn)行改性或者活化，獲得吸附劑；（2）人工合成具有孔結(jié)構(gòu)、特殊官能團(tuán)的化合物，或者功能納米材料；（3）通過微生物代謝產(chǎn)物改性獲得，可以培養(yǎng)和篩選菌種。

另外，吸附法處理重金屬可從工藝上不斷完善，克服吸附法的缺點(diǎn)和不足。如在工藝上可選擇組合工藝，探索吸附法工藝條件、運(yùn)行參數(shù)、控制條件等。

總之，隨著對(duì)吸附法研究的深入，吸附法處理重金屬?gòu)U水必將發(fā)揮其zui大優(yōu)勢(shì)和得到更廣泛的應(yīng)用。