張 帆，李 菁，譚建華，王 波，黃 福

（吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 吉首 416000）

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，礦冶、機(jī)械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)中的許多生產(chǎn)過程中都產(chǎn)生重金屬廢水。由于各大工礦企業(yè)的不合格排放，造成了嚴(yán)重的重金屬離子污染。從湖南兒童血鉛超標(biāo)、陜西鳳翔數(shù)百兒童鉛超標(biāo)，到重金屬污染“菜籃子”、飲水機(jī)等，重金屬污染事件屢見不鮮。重金屬污染已影響人們的生活環(huán)境，威脅著人類的生存，成為亟待解決的問題?！吨亟饘傥廴痉乐巍笆濉币?guī)劃》是我國獲得批準(zhǔn)的第一個(gè)“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃。根據(jù)該《規(guī)劃》，到2015年，中國將建立比較完善的重金屬污染防治體系。隨著該《規(guī)劃》的逐步展開，對(duì)工礦企業(yè)的排放要求也越來越嚴(yán)格。

目前，用于除去重金屬的有效分離工藝有沉淀、離子交換、電化學(xué)處理、膜技術(shù)、蒸發(fā)凝固等，但這些技術(shù)的應(yīng)用受工藝和經(jīng)濟(jì)的限制[1]。吸附法具有高效、節(jié)能、可循環(huán)、利用、環(huán)保等特點(diǎn)，本文從吸附法的分類和機(jī)理、影響吸附的因素以及常用的吸附劑這3個(gè)方面展開綜述。

1 吸附法的分類和機(jī)理

根據(jù)吸附機(jī)理進(jìn)行分類，主要有物理吸附和化學(xué)吸附。

1.1 物理吸附

物理吸附是吸附劑通過分子間作用力吸附重金屬，對(duì)溶液的pH值依賴性普遍較大[2]。常用的活性炭、分子篩、沸石等廉價(jià)易得的吸附劑，具有較高的比表面積或表面具有大量微孔、空腔、通道等高度發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)，同時(shí)也有高效的吸附效果，可循環(huán)利用。肖樂勤等[3]采用 HNO3和H2O2對(duì)活性炭纖維（ACF）進(jìn)行氧化改性，并用靜態(tài)吸附法考察了不同條件下 ACF對(duì)水體中 Pb2+的吸附。結(jié)果表明：改性前后樣品對(duì)Pb2+的吸附速率均較高，吸附平衡時(shí)間為5 min；飽和吸附容量由改性前的32.5 mg/g增加到改性后的75 mg/g；ACF對(duì)水體中Pb2+的吸附具有較強(qiáng)的pH值依賴性，當(dāng)pH值達(dá)到5.5時(shí)，吸附容量達(dá)到最大值。朱彤等[4]采用13X分子篩，以含錳廢水為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究了該分子篩對(duì)Ca2+、Mn2+、Mg2+的吸附，結(jié)果表明：13X分子篩在處理低濃度含錳廢水方面表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。Huang等[5]在低溫高真空條件下制備了石墨烯薄片，該石墨烯片在吸附 N2時(shí)的比表面積為 400 m2/g，但在溶液中吸附亞甲基藍(lán)時(shí)的比表面積達(dá)到1000 m2/g。通過該石墨烯薄片對(duì)水溶液中的Pb2+進(jìn)行吸附研究，發(fā)現(xiàn)該石墨烯薄片對(duì)水溶液中Pb2+的吸附具有很強(qiáng)的pH值依賴性。當(dāng)pH值從3增加到5時(shí)，石墨烯薄片對(duì)水溶液中Pb2+的吸附容量增加較快；當(dāng)pH值大于7.6時(shí)，水溶液中Pb2+的脫除率達(dá)到 100%，這是物理吸附和化學(xué)沉淀的協(xié)同作用的結(jié)果。

1.2 化學(xué)吸附

化學(xué)吸附是通過電子轉(zhuǎn)移或電子對(duì)共用形成化學(xué)鍵或生成表面配位化合物等方式產(chǎn)生的吸附。產(chǎn)生化學(xué)吸附的吸附劑分子通常含有羥基、氨基、羧基等具有優(yōu)良的吸附、螯合、交聯(lián)作用的基團(tuán)，能夠與廢水中的重金屬離子進(jìn)行螯合，形成具有網(wǎng)狀籠形結(jié)構(gòu)的化合物，有效地吸附重金屬離子，或是與重金屬離子形成離子鍵、共價(jià)鍵以達(dá)到吸附重金屬離子的目的。劉立華等[6]以丙烯酰胺、CS2和NaOH 為原料合成了一種高分子重金屬螯合絮凝劑-聚丙烯酰胺黃原酸（PAMX），研究了投加量、廢水的 pH值和特性黏數(shù)對(duì)含 Cu2+、Ni2+的模擬廢水的去除效果，結(jié)果表明：PAMX 處理Cu2+、Ni2+含量分別為 25 mg/L、50 mg/L的模擬廢水，殘余重金屬離子濃度均能達(dá)到國家污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有較寬的pH值適用范圍，特性黏數(shù)為 1.63 dL/g時(shí)處理效果最佳。Chen等[7]將一鋅鋁系變色酸插入到水滑石中，并用其對(duì)水溶液中Cr(Ⅵ)和Cu2+的吸附性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：它對(duì)水溶液中的Cr(Ⅵ)和Cu2+的吸附具有高度選擇性，當(dāng)Cr(Ⅵ)或Cu2+的濃度從200 mg/kg增加到10000 mg/kg時(shí)，它對(duì)Cr(Ⅵ)、Cu2+的最大吸附容量分別為782 mg/g、450 mg/g，且它的吸附動(dòng)力學(xué)曲線也較好的符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。Wang等[8]以甲基丙烯酸、乙烯、乙二胺為原料，制備一種新的多孔螯合纖維，通過動(dòng)態(tài)吸附研究了該樹脂對(duì)水中Pb2+的去除效果，結(jié)果表明：它們對(duì)水溶液中 Pb2+的初始吸附速率為394.084 mg/(g·min)。該樹脂對(duì)Pb2+的飽和吸附量超過500 mg/g，可以用0.1 mol/L的HCl和0.1 mol/L的乙二胺四乙酸（EDTA）進(jìn)行再生，能重復(fù)使用5次以上。Al Hamouz等[9]采用一種新穎的交聯(lián)聚磷酸酯，試驗(yàn)研究了其對(duì)水溶液中Pb2+和Cu2+的去除效果，結(jié)果表明：聚磷酸酯對(duì)水溶液中Pb2+和Cu2+的最大吸附容量分別為2.76 mmol/g、2.22 mmol/g，其吸附行為符合二階動(dòng)力學(xué)模型以及朗繆爾和弗倫德里希吸附等溫線模型。

2 影響吸附的因素

在吸附過程中，影響水溶液中重金屬離子吸附的因素有很多，常見的有溫度、吸附劑的用量、吸附時(shí)間、重金屬的初始濃度以及溶液的pH值等。

2.1 溫度

溫度對(duì)吸附劑的吸附效果有一定的影響。單寶田等[10]利用沸石吸附去除重金屬廢水中以絡(luò)離子形態(tài)存在的銅，研究了沸石對(duì)重金屬廢水中Cu(HN3)42+的吸附性能，結(jié)果表明：溫度較低時(shí)，隨著溫度的升高吸附量增加，當(dāng)達(dá)到一定的溫度時(shí)，隨著溫度的升高吸附量下降。這是因?yàn)榉惺瘜?duì)Cu(HN3)42+的吸附既有隨溫度升高離子交換能力增強(qiáng)的交換吸附，又有隨溫度升高吸附能力降低的分子吸附，吸附的綜合作用的結(jié)果是在一定溫度范圍內(nèi)有較好的吸附作用，在 25 ℃時(shí)吸附劑對(duì)Cu(HN3)42+的吸附達(dá)到飽和。Vukovicˊ等[11]利用氨基改性多壁碳納米管，同時(shí)研究了改性后碳納米管對(duì)Pb2+的吸附，結(jié)果表明：當(dāng)分別在25 ℃、35 ℃、45 ℃的溫度下，碳納米管對(duì) Pb2+的吸附率隨溫度的上升而增大，45 ℃時(shí)達(dá)到最大，且碳納米管的吸附行為符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和朗繆爾等溫線模型。Liu等[12]研究了石墨烯氧化物與殼聚糖的復(fù)合試劑對(duì)水溶液中Au3+和Pd2+的吸附性能，結(jié)果表明：當(dāng)在吸附劑用量為2 mg、重金屬離子Au3+和Pd2+的初始濃度分別為150 mg/L 和40 mg/L、吸附時(shí)間為16 h、適當(dāng)?shù)膒H值條件下，在303 K、313 K、323 K三個(gè)不同溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，石墨烯氧化物與殼聚糖復(fù)合試劑對(duì)Au3+和Pd2+的吸附率隨著溫度的上升而增加，且吸附劑對(duì) Au3+和 Pd2+的吸附行為也符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和朗繆爾等溫線模型。

2.2 吸附劑的用量

吸附劑的用量也是影響吸附效果的一個(gè)重要因素，一般隨著吸附劑用量的增加，吸附效果越好，因?yàn)樵黾游絼┑挠昧恳簿驮黾恿巳芤褐械奈轿稽c(diǎn)。李國清和羅生全[13]從海藻中提取海藻酸鈉，并與腐殖酸鈉聯(lián)用，研究了該吸附劑對(duì) Cd2+和 Cu2+的去除效率。研究表明：隨著海藻酸鈉-腐殖酸鈉用量的增加，溶液中Cd2+和Cu2+的去除率也隨之增加。在海藻酸鈉-腐殖酸鈉用量在 0.25 g以上時(shí)，Cd2+和Cu2+離子的去除率增加變得緩慢，用量為0.30 g時(shí)達(dá)到最大值。原因是隨著海藻酸鈉-腐殖酸鈉用量的增加，海藻酸鈉-腐殖酸鈉微粒表面具有的不飽和離子和羧基、羥基數(shù)量的增多，它們與Cd2+和Cu2+離子進(jìn)行的離子交換作用和螯合作用，使得溶液中游離的Cd2+和Cu2+離子越來越少，從而吸附效果變得更好。Rout等[14]采用二系水鐵礦研究了其對(duì)水溶液中的 Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附效果，結(jié)果表明：當(dāng)吸附劑的用量從0.5 g/L增加到3 g/L時(shí)，吸附劑對(duì)水溶液中的 Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附率分別由59%增加到95%、37%增加到85%、14%增加到55%、92%增加到99%。

2.3 吸附時(shí)間

一般在開始吸附的一段時(shí)間內(nèi)，吸附劑能快速的吸附溶液中的重金屬離子，而后會(huì)隨著時(shí)間的增加而逐漸達(dá)到平衡。何子常等[15]利用改性后的藻類對(duì)廢水中的重金屬離子進(jìn)行吸附研究，結(jié)果表明：用馬尾藻吸附Al3+，前60 s的吸附速率最快；用赤潮藻吸附重金屬離子，在30 min內(nèi)就可達(dá)到吸附平衡；用水棉綠藻吸附Cr(Ⅵ)，在2 h后Cr(Ⅵ)的去除率達(dá)到 96%。Mi等[16]利用單向冷凍干燥的方法制備了石墨烯氧化物氣凝膠，同時(shí)利用其進(jìn)行了對(duì)水溶液中Cu2+的吸附性能研究，結(jié)果表明：在開始吸附的5 min內(nèi)，吸附劑對(duì)Cu2+的吸附呈直線上升，因?yàn)榇藭r(shí)吸附劑表面存在著大量的吸附位點(diǎn)，而當(dāng)吸附的時(shí)間到達(dá)15 min左右時(shí)，吸附達(dá)到平衡；當(dāng)金屬離子的初始濃度為40 mg/L時(shí)，氣凝膠的吸附行為符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，初始濃度為60 mg/L時(shí)，氣凝膠的吸附行為符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。Deng等[17]通過電解的方法制備了一種功能化石墨烯，并試驗(yàn)研究了該功能化石墨烯對(duì)水溶液中的Pb2+和Cd2+的吸附性能，結(jié)果表明：在開始吸附的20 min內(nèi)，功能化石墨烯對(duì)Pb2+和Cd2+的吸附量呈直線上升，20 min后石墨烯對(duì)Pb2+和Cd2+吸附量增加緩慢，當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到40 min時(shí)有最大吸附量；同時(shí)功能化石墨烯對(duì)Pb2+和Cd2+的吸附行為很好的符合朗繆爾和弗倫德里希等溫線模型。

2.4 重金屬的初始濃度

一般情況下，廢水中重金屬離子的初始濃度會(huì)影響到去除重金屬所使用的方法，如廢水溶液中重金屬離子的初始濃度較高時(shí)，可能先選擇沉淀法、再采用表面絡(luò)合為主的化學(xué)吸附方法，也可能采用多種復(fù)合吸附劑進(jìn)行吸附處理。Zhu等[18]研究未改性膨潤土對(duì)不同濃度的 Pb2+的吸附機(jī)理發(fā)現(xiàn)：Pb2+濃度較低時(shí)，以離子交換為主；Pb2+濃度較高時(shí)，則以表面絡(luò)合作用為主。在實(shí)際處理重金屬廢水時(shí)，除要考慮廢水中重金屬的初始濃度，還需要考慮廢水排放標(biāo)準(zhǔn)、飲用水標(biāo)準(zhǔn)等。廢水溶液中重金屬離子的初始濃度會(huì)影響吸附劑最大吸附容量和吸附率，對(duì)吸附劑的用量起制約作用。魯敏等[19]以細(xì)菌纖維素（BC）為原料通過化學(xué)修飾的方法對(duì)其進(jìn)行改性，制備了新型的重金屬離子吸附劑-氨基磺酸銨-細(xì)菌纖維素（ASBC），并研究了其對(duì)Pb2+吸附性能，研究表明：當(dāng) Pb2+的初始濃度較低時(shí)，Pb2+數(shù)量少于ASBC表面的吸附位點(diǎn)，吸附量少，隨著重金屬離子濃度的增大，重金屬離子與ASBC表面的吸附位點(diǎn)的碰撞概率必然會(huì)增大，從而增加了對(duì)Pb2+的吸附量。但是這種吸附并不是無止境的，隨著Pb2+初始濃度的增加，ASBC對(duì)其吸附量的增加呈減小趨勢(shì)，最終會(huì)達(dá)到飽和吸附狀態(tài)。Chen等[20]將羥基和亞氨基二乙酸聚合，合成了一種新的螯合樹脂，并利用其對(duì)Cu2+進(jìn)行了吸附性能研究，結(jié)果表明：在25 ℃、pH值為4.5時(shí)，螯合樹脂對(duì)Cu2+的吸附率隨著溶液中Cu2+濃度的增加而增加，當(dāng)溶液中 Cu2+的濃度為 360 mg/kg時(shí)達(dá)到最大的吸附率。

2.5 溶液的pH值

pH值是影響吸附的重要因素之一。馮詠梅等[21]采用3種大型海藻——裙帶菜、海黍子、馬尾藻對(duì)重金屬鎳離子進(jìn)行吸附，研究了溶液的pH值對(duì)Ni2+吸附特性的影響，結(jié)果表明：當(dāng)pH值小于3時(shí)，吸附量很?。浑S著pH值的增大吸附量也隨之增大，當(dāng)pH值在4～7時(shí)吸附量最大，但若pH值大于7，吸附量將會(huì)下降。董靜[22]采用化學(xué)法、電解法和吸附法進(jìn)行了對(duì)電鍍廢水中銅離子的處理方法研究，結(jié)果表明：溶液的pH值對(duì)吸附效果有較大的影響，在中性或偏堿性時(shí)，有利于對(duì)重金屬離子的吸附；溶液偏堿性時(shí)，吸附效果最好，此時(shí)銅離子的去除率可達(dá)99.78%。劉峰等[23]以內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)天然電氣石為原料，加工成電氣石超細(xì)粉體，并利用其對(duì)廢水中 Zn2+的進(jìn)行了吸附試驗(yàn)，結(jié)果表明：在 pH值小于5.5時(shí)，Zn2+的去除率隨pH值緩慢增加而增加；pH值大于5.5時(shí)，去除率顯著增加，并逐漸達(dá)到平衡；pH值大于6.5時(shí)，有較好的吸附效果。丁紹蘭等[24]以廢棄的皮革制品屑為吸附劑，系統(tǒng)研究了廢棄皮革制品對(duì)廢水中六價(jià)鉻（Cr2O72?）的吸附特性，結(jié)果表明：在pH值為2～5時(shí)吸附效果最佳。這主要是由于當(dāng)在較強(qiáng)的酸性條件下，廢水中含有大量的Cr2O72?，而廢氣皮革制品屑上的—NH3+能有效的吸附Cr2O72?并形成較穩(wěn)定的化合物，Cr(Ⅵ)被吸附在廢氣皮革制品屑上；當(dāng)pH值大于7時(shí)，由于廢氣皮革制品屑上的—NH3+的減少，使得Cr(Ⅵ)的吸附量也顯著下降。Chen等[25]利用化學(xué)方法對(duì)干草進(jìn)行了改性，同時(shí)研究了改性后的草對(duì)Cd2+的吸附，結(jié)果表明：當(dāng)溶液的pH值小于2時(shí)，吸附劑對(duì)Cd2+的吸附量很小，因?yàn)榇藭r(shí)溶液中含有較多的H+，會(huì)與Cd2+競爭吸附劑表面的吸附位點(diǎn)，而隨著溶液pH值的增大，吸附劑對(duì)Cd2+的吸附量也隨之增加，當(dāng)pH值在5.5～6.0時(shí)吸附量最大；若繼續(xù)增大溶液的pH值，則由于溶液中OH?的增加，吸附劑對(duì)Cd2+的吸附量會(huì)下降。

3 常用吸附劑

在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)過程中吸附劑的選擇是吸附過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，選擇吸附劑不僅要求其吸附性能好、效率高，也要考慮其經(jīng)濟(jì)性和再生性。在研究和生產(chǎn)過程中常用的吸附劑有：活性炭、沸石、殼聚糖、膨潤土、生物吸附劑、廢棄農(nóng)作物、納米材料、離子交換樹脂、高分子吸附劑等。

3.1 活性炭

活性炭是用生物有機(jī)物質(zhì)（包括煤、石油、瀝青等在內(nèi)）經(jīng)炭化、活化等一系列工序制成的一種無定形炭，具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、良好的吸附性能以及穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，被廣泛地用作重金屬離子的吸附劑?；钚蕴康奈叫阅苤饕善湮锢?、化學(xué)性質(zhì)共同決定。張淑琴等[26]研究了活性炭對(duì)水溶液中 Pd2+、Cd2+、Cu2+的吸附行為，結(jié)果表明：100 mL溶液、pH值為4.8、活性炭用量為0.2000 g時(shí)，活性炭對(duì) Pd2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分別可達(dá)到52.54 mg/g、35.65 mg/g、57.05 mg/g。付瑞娟等[27]以花生殼為原料制備活性炭，對(duì) Cu2+和Ni2+進(jìn)行了吸附研究，結(jié)果表明：花生殼活性炭對(duì)Cu2+和Ni2+的吸附是一個(gè)快速反應(yīng)過程，可在60 min內(nèi)達(dá)到平衡?；ㄉ鷼せ钚蕴康耐度肓亢蚿H值對(duì)吸附效果有很大的影響，且花生殼活性炭對(duì)溶液中Cu2+的去除效果好于Ni2+。這是因?yàn)榻饘匐x子在活性炭表面發(fā)生的離子交換吸附，所帶電荷多的離子更利于吸附，Cu2+和 Ni2+雖然都帶兩個(gè)電荷，但由于銅的原子序數(shù)高于鎳，所以活性炭對(duì)Cu2+在吸附能力要高于Ni2+。

3.2 沸石

沸石是一種含水架狀結(jié)構(gòu)的多孔硅鋁酸鹽礦物質(zhì)。構(gòu)成沸石骨架的最基本結(jié)構(gòu)是硅氧（SiO4）四面體和鋁氧（AlO4）四面體。結(jié)構(gòu)中充滿了大量的空腔和孔道，具有較大的開放性和內(nèi)表面積，可交換堿、堿土金屬陽離子和中性水分子，因此具有良好的離子交換和選擇性吸附功能。景有海等[28]將天然沸石經(jīng)適當(dāng)改性后，進(jìn)行了去除電鍍廢水中重金屬離子的研究，結(jié)果表明：用沸石對(duì)電鍍廢水進(jìn)行處理時(shí)，其最佳過流速度為4～5 m3/h，此時(shí)鋅、鉻、鎳的有效去除率分別可達(dá) 80%、60%、40%以上，經(jīng)改性后的沸石對(duì)重金屬離子的吸附量明顯提高。王澤紅等[29]以天然沸石為原料，采用酸、堿、鹽對(duì)沸石進(jìn)行了改性，并利用改性沸石進(jìn)行了去除溶液中Pb2+、Cu2+的吸附研究，結(jié)果表明：氫氧化鈉改性的沸石對(duì)Pb2+、Cu2+的吸附能力大幅增加，且吸附速度很快，在短時(shí)間內(nèi)可達(dá)到平衡。這主要是因?yàn)闅溲趸c清除了沸石的內(nèi)孔中的水分和雜質(zhì)，改變內(nèi)孔中吸附的金屬陽離子，從而擴(kuò)大沸石的孔徑和比表面積，改善沸石對(duì)重金屬離子的吸附能力。

3.3 殼聚糖

殼聚糖是一種可以直接從蝦、蟹殼及檸檬酸發(fā)酵的菌體等多種原料中分離得到的天然堿性高分子多糖。殼聚糖因其原料豐富、廉價(jià)、無毒無味、可生物降解、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸被廣泛使用。殼聚糖分子內(nèi)的羥基、氨基使其具有良好的吸附、螯合作用，因此殼聚糖可作為良好的重金屬離子螯合劑，與大多數(shù)過渡金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物。趙麗等[30]進(jìn)行了殼聚糖去除廢水中重金屬離子的研究，結(jié)果表明：在加入1.5%的殼聚糖的溶液中調(diào)節(jié)pH值為 6.8左右，水浴加熱至23 ℃并恒溫振蕩1.5 h后靜置12 h，測得Cu2+、Zn2+的去除率分別為96.8%、77.3%。近年來，為了提高殼聚糖在廢水中的穩(wěn)定性以及對(duì)金屬離子的選擇性吸附，出現(xiàn)了大量對(duì)殼聚糖改性的研究。賈建洪等[31]以 Fe2+-H2O2為引發(fā)劑、N-乙烯基吡咯烷酮為醚化劑，將殼聚糖進(jìn)行醚化改性，得到接枝含氮雜環(huán)化合物殼聚糖（NVP-CTS），同時(shí)通過試驗(yàn)研究了 NVP-CTS對(duì)Ni2+、Cu2+、Cr3+、Pb2+四種重金屬離子的吸附性能，結(jié)果表明：由于在殼聚糖分子上接枝了含氮雜環(huán)化合物，NVP-CTS 對(duì)重金屬離子的吸附能力為改性前的2～5倍，并且對(duì)Ni2+有特殊的吸附能力，吸附量約為其它離子的 2倍。Ge等[32]在微波輻射的條件下，制備了活性炭交聯(lián)殼聚糖的復(fù)合吸附劑，并研究了其對(duì)水溶液中Pb2+和Cd2+的吸附性能，結(jié)果表明：改性后的吸附劑對(duì)Pb2+和Cd2+吸附能力比殼聚糖強(qiáng)，且活性炭殼聚糖復(fù)合吸附劑對(duì)Pb2+和Cd2+的解吸和回收分別可達(dá)到78%、88%。He等[33]通過單向冷凍干燥法，制備了一種氧化石墨烯-殼聚糖多孔材料，通過該多孔材料對(duì)重金屬離子進(jìn)行吸附研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)氧化石墨烯的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為 5%時(shí)，復(fù)合吸附劑對(duì)Pb2+的吸附率可提高31%，最大吸附量可達(dá)99 mg/g。

3.4 膨潤土

膨潤土的主要成分是蒙脫石，它的特性決定了膨潤土的性質(zhì)。蒙脫石是2∶1層結(jié)構(gòu)礦物鹽物質(zhì)，由兩層硅氧四面體夾一層鋁氧四面體形成基本結(jié)構(gòu)單元。這樣的結(jié)構(gòu)單元可使膨潤土與溶液中的陽離子進(jìn)行離子交換。另外，蒙脫石礦物晶粒細(xì)小，使得蒙脫石具有較大的比表面積，所以膨潤土具有較強(qiáng)的吸附性能。劉雅琳等[34]用膨潤土對(duì)含Pb2+離子的模擬廢水進(jìn)行了吸附研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：溫度在30℃左右、pH值為6～10、振蕩時(shí)間為45 min的條件下，對(duì)廢水中Pb2+的去除率高于97%。為了提高膨潤土對(duì)重金屬離子的吸附量，近年來涌現(xiàn)了大量對(duì)膨潤土進(jìn)行改性的研究。丁述理等[35]研究了鈣基膨潤土及其改性土對(duì)模擬廢水和實(shí)際廢水中Cr(Ⅵ)的吸附行為，結(jié)果表明：鈣基膨潤土及其改性土對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附，能在1 h內(nèi)達(dá)到吸附平衡，但改性土的吸附效果明顯高于鈣基膨潤土，去除率可達(dá)95%以上，且用改性土處理后，實(shí)際廢水中Cr(Ⅵ)的濃度低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 生物吸附劑

生物吸附劑是包括細(xì)菌、藻類、酵母、霉菌等在內(nèi)的生物體及其衍生物。生物吸附劑利用生物體體內(nèi)特有的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特征來吸附重金屬離子，因具有品種多、來源廣泛、價(jià)格便宜、操作簡單、吸附量大、選擇性好、效率高以及可降解不會(huì)造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為研究熱點(diǎn)。生物吸附劑因其細(xì)胞壁及細(xì)胞壁上的官能團(tuán)和酶，可吸附廢水中的重金屬離子[36]。鄧燕寧等[37]利用細(xì)菌絮凝劑和沸石作為吸附劑，以含 Fe3+、Cd2+的模擬廢水為研究對(duì)象，分析了兩種吸附劑單獨(dú)使用以及聯(lián)用時(shí)對(duì)水溶液中重金屬離子的去除效果，結(jié)果表明：在處理高濃度含F(xiàn)e3+廢水時(shí)細(xì)菌絮凝劑表現(xiàn)出較好的吸附效果，在處理高濃度含Cd2+廢水時(shí)，沸石處理效果明顯，兩種吸附劑聯(lián)合處理廢水可彌補(bǔ)各自吸附特性的不足，細(xì)菌絮凝劑能促進(jìn)天然沸石顆粒物沉降。昝逢宇等[38]研究了啤酒酵母對(duì)水溶液中Cd2+和Cu2+的吸附及解吸行為，結(jié)果表明：當(dāng)Cu2+的濃度≥50 mg/L時(shí)，啤酒酵母對(duì)Cd2+不產(chǎn)生吸附，對(duì)Cu2+產(chǎn)生專性吸附。對(duì)生物吸附劑進(jìn)行化學(xué)改性以達(dá)到較好的吸附效果是許多研究者所追求的，如秦益民等[39]以改性海帶作為吸附劑，研究了改性海帶對(duì)銅離子的吸附性能，結(jié)果表明：氫氧化鈉處理后的海帶對(duì)銅離子的吸附量達(dá)到88.0 mg/g，吸附量比改性前增加兩倍多。

3.6 廢棄農(nóng)作物

廢棄農(nóng)作物主要是包括植物根粉、秸稈、樹葉、麥殼等在內(nèi)的生物質(zhì)，因其來源廣泛、廉價(jià)、污染少、可再生利用等特點(diǎn)，在吸附廢水中重金屬離子方面有著一定的應(yīng)用。黃金陽等[40]以蔗渣為原料，通過化學(xué)改性制備出蔗渣纖維素吸附劑，研究其對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附性能，結(jié)果表明：在吸附劑用量為0.3 g、pH值為1、吸附溫度為30 ℃、時(shí)間為2 h的條件下，相應(yīng)的吸附容量和吸附率分別為1.7mg/g和99.8%。高寶云等[41]以化學(xué)改性的方法，制備出吸附劑巰基改性玉米秸稈粉，并以未改性的玉米秸稈粉為對(duì)照，通過批試驗(yàn)探討巰基改性玉米秸稈粉對(duì)水溶液中重金屬離子（Zn2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Pb2+和Hg2+）的吸附性能，結(jié)果表明：未改性的玉米秸稈粉對(duì)水體重金屬離子的吸附率不足 5%，而經(jīng)巰基改性后可達(dá) 97%以上。Wang等[42]利用小麥殘留物派生的碳黑，進(jìn)行了水溶液中重金屬離子Pb2+、Cu2+、Cd2+的競爭吸附性能研究，結(jié)果表明：碳黑對(duì)于 Pb2+、Cu2+、Cd2+三種離子的選擇性吸附順序?yàn)?Pb2+＞Cu2+＞Cd2+，且它的吸附行為符合動(dòng)力學(xué)模型和弗倫德里希等溫線模型。

3.7 納米材料

納米材料指的是顆粒尺寸在1～100 nm的微粒材料，因其具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而被廣泛研究應(yīng)用。這其中因具有相對(duì)較大的比表面積而被作為一種吸附材料。Gollavelli等[43]將氧化石墨烯和二茂鐵通過微波輻射，合成了一種智能磁性石墨烯，并利用其對(duì)水溶液中的Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、Pb2+的吸附性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：在Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、Pb2+的初始濃度為 5.0 mg/L 時(shí)，它對(duì) Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、Pb2+的最大吸附容量分別為4.86 mg/g、3.26 mg/g 和6.00 mg/g。Chandra等[44]通過化學(xué)方法將吡啶和氧化石墨烯復(fù)合，制備了一種高效的重金屬離子吸附劑，同時(shí)研究了該吸附劑對(duì)水溶液中的Hg2+的吸附行為，結(jié)果表明：氧化石墨烯的載入增大了吡啶的表面積，且該吸附劑對(duì)水溶液中的Hg2+有高效的選擇性，最大的吸附容量為980 mg/g，去除率也可達(dá)92.3%；吸附行為也符合朗繆爾和弗倫德里希等溫線模型。Madadrang等[45]將 N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸與氧化石墨烯上的羥基發(fā)生硅烷化反應(yīng)，成功制備了一種新的吸附劑EDTA-石墨烯，同時(shí)研究了該吸附劑對(duì)Pb2+的吸附性能，結(jié)果表明：在pH值為6.8、吸附時(shí)間為20 min的條件下，吸附劑對(duì)Pb2+的吸附容量為(479±46) mg/g，而且吸附劑可用HCl再生后可以重復(fù)利用。

3.8 離子交換樹脂

大部分離子交換樹脂能對(duì)水溶液中的重金屬離子具有較好的吸附功能。Misra 等[46]以包含季銨鹽官能團(tuán)的陰離子型大孔樹脂對(duì)水溶液中Cr(VI)進(jìn)行吸附研究，發(fā)現(xiàn)pH值為5.0時(shí)該樹脂對(duì)水溶液中Cr(Ⅵ)的最大吸附容量達(dá)到0.40 mmol/g，而且該樹脂對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附是可逆的。Sahu等[47]以強(qiáng)酸性的聚苯乙烯磺酸基陽離子型大孔樹脂對(duì)對(duì)制革廢水中Cr3+進(jìn)行吸附研究，發(fā)現(xiàn)pH值為2.7時(shí)，該樹脂對(duì)廢水溶液中Cr3+的最大吸附容量達(dá)到86.9 mg/g，制革廢水中Cr3+的去除率達(dá)到92%。吳秋原等[48]對(duì)3種不同類型的離子交換樹脂進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以苯乙烯-二乙烯苯為骨架的離子交換樹脂的動(dòng)態(tài)吸附容量達(dá)260 mg/L。用1 mol/L NaOH 溶液對(duì)該樹脂進(jìn)行脫附再生，再生效果良好；連續(xù)進(jìn)行3 批次吸附-再生-轉(zhuǎn)型實(shí)驗(yàn)，考察樹脂重復(fù)使用性，再生效果穩(wěn)定，樹脂吸附容量未有明顯降低。

3.9 高分子吸附劑

高分子吸附劑分天然高分子和合成高分子兩種。林梅瑩等[49]以木薯淀粉為原料，通過乳液聚合法制備淀粉與甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）接枝共聚物，再進(jìn)行改性可得具有螯合效果的氨基改性淀粉（AMS），研究了AMS在單一離子的不同條件下對(duì)模擬廢水重金屬離子的去除效果和在實(shí)際電鍍廢水中的應(yīng)用效果以及其循環(huán)再生性。結(jié)果表明：在單一離子溶液中，溫度對(duì)重金屬的去除無明顯影響，pH值、AMS用量和去除時(shí)間對(duì)去除率影響較明顯；經(jīng)過改性淀粉的處理，實(shí)際廢水中的重金屬離子去除率接近 100%，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。張延霖等[50]通過對(duì)淀粉進(jìn)行接枝共聚和巰基化來強(qiáng)化淀粉分子長鏈結(jié)構(gòu)上的吸附架橋作用，增加淀粉分子上的金屬鍵合點(diǎn)，促進(jìn)溶液中金屬離子的吸附使淀粉變成能處理低濃度含鎘廢水的優(yōu)良重金屬離子吸附劑。孟勇等[51]采用反相乳液聚合法合成了丙烯酰胺(AM)-丙烯酸(AA)-丙烯羥肟酸(AHA)共聚物乳液；該共聚物具有絮凝和脫除重金屬離子的雙重功能。

4 展 望

吸附法作為一種重要的處理重金屬廢水的方法，具有操作簡單、廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛使用，但因目前吸附劑普遍都價(jià)格昂貴，因此開發(fā)廉價(jià)、高效率、無污染、可再次利用的吸附劑將是重金屬離子吸附研究的主要方向。目前吸附劑可以通過物理、化學(xué)等方法對(duì)現(xiàn)有吸附劑進(jìn)行改性，以增強(qiáng)吸附劑對(duì)重金屬離子的選擇吸附性；加強(qiáng)生物吸附劑的開發(fā)研究，因?yàn)樯镂絼﹣碓磸V泛、種類多，并且大多都可以降解、不會(huì)造成二次污染；開發(fā)一些具有較強(qiáng)吸附脫附功能的新型納米材料，在處理廢水過程中提高對(duì)重金屬離子的回收和利用。

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