综述重金属处理与稳定化

综述重金属处理与稳定化综述重金属处理与稳定化 可再生能源学院可再生能源学院 应用化学应用化学 09010901 班班 周密周密 10911001021091100102 如今，各种工农业生产频繁活动及家庭消费不断地向环境释放重金属 ,造成 环境中重金属超负荷，进而造成土壤重金属污染与污水重金属污染的加剧。 重金属通常具有急性或慢性毒性， 有时会以更复杂的方式毒害人体，如致癌 或非直接地引发某些疾病。土壤或灌溉水中的重金属会对植物生长产生不利影 响，并且将在植物的叶、茎或根部富集，以至其影响波及整个食物链；淡水或海 洋中的水生生物对水体中的重金属非常敏感， 即使很低的浓度也会对它们构成威 胁。因此，重金属污染问题已经引起了全世界各国的普遍关注。特别是发生在日 本的由 Hg 污染引起的“水俣病”和由 Cd 污染引起的“骨痛病”事件、以及在 欧洲一些国家陆续发现重金属污染产生的严重后果， 使得关于重金属污染与防治 的研究倍受重视。 本人就重金属处理与稳定化方面的研究进行了相关资料与文献的查寻和阅 读，作出了以下关于土壤重金属污染处理方法与污水重金属污染处理方法的综 述，并浅谈了个人的看法与展望。 一、土壤重金属污染处理方法相关研究一、土壤重金属污染处理方法相关研究 土壤重金属污染已经成为全球性环境问题之一,威胁着生态系统和人类健 康。目前,实际应用的传统修复技术有土地填埋、固定和淋洗等,但这些技术都存 在治理成本过高和破坏土壤结构等缺点。 近年来,一种利用超富集植物来修复污染土壤的修复技术,因具有低成本和环 境友好等优点而得到极大受到人们的关注。 但超富集植物提取土壤重金属的效率 取决于其吸收和转移重金属的能力。绝大多数超富集植物存在生长缓慢、生物量 低等缺点,因而其从土壤中提取重金属的总量很有限。另一方面,重金属在土壤中 的生物有效性较低,植物难以吸收,从而进一步影响超富集植物的提取效率。许多 研究结果表明, EDTA乙二胺四乙酸、 DTPA二乙基三胺五乙酸等螯合剂能提高 土壤重金属的移动性 ,即活化土壤重金属,可显著提高植物的提取效率 ,但因这些 化学物质不易降解,易引起地下水的污染。 据报道,螯合剂 EDDS乙二胺二琥珀酸 是一种可生物降解的物质 ,其可有效地活化土壤中的重金属 ,具较好的应用前景 , 但因其价格昂贵,至今难以推广应用。因此,寻找络合活化能力强且易降解的低成 本螯合剂是近期土壤修复领域的研究热点之一。 目前常用的化学合成的土壤重金属活化剂 EDTA，存在难降解、成本高等问 题。因此，华南农业大学与长江大学的周建利，郭晓方等人试图寻找出一种易降 解、成本低的天然螯合剂。他们选用 3 种天然植物叶子汁液[马尾松、湿地松、 酸藤果],并与 3 种浓度1.25、2.50、5. 00 mmolL-1的 EDTA作对比,对采自广 东清远市和乐昌市的二种铅锌矿废水污染水稻土 分别为酸性土壤和中性土壤 进行重金属活化试验,比较不同天然植物螯合剂对土壤重金属 Cd、 Pb、 Zn 的活化 效率。结果表明,不同种类的植物汁液对土壤 Cd、Pb 和 Zn 的活化能力为 酸藤果湿地松马尾松 1∶1鲜叶重∶蒸馏水重提取的酸藤果汁液的活化能力显著高于其 1∶2 提 取的汁液。天然植物螯合剂对 Pb、Cd 的活化能力明显低于 EDTA,但对 Zn 的活 化能力强,酸藤果 1∶1 汁液和湿地松 1∶2 汁液对酸性的酸性土壤活化量显著高 于 5. 00 mmolL-1EDTA,其它天然植物螯合剂对 Zn 的活化量显著高于 2. 50 mmolL-1EDTA。植物汁液对中性土壤重金属的活化率通常较低。结果表明,酸 藤果汁液是一种较有前途的天然植物螯合剂。 二、污水重金属污染处理方法相关研究二、污水重金属污染处理方法相关研究 重金属废水主要来源于电镀、采矿、化工的行业，重金属污染无法通过降解 作用自净，但可以通过生物食物链富集。在这一过程中，难以分解的残留的重金 属极易通过食物进入人体，使人慢慢中毒，极度地危害人类健康。 工业废水中重金属污染主要有五类铅Pb污染、汞Hg污染、镉Cd污染、 铬Cr污染、砷As污染。目前，应用于重金属废水处理方面的试剂有螯合剂、 絮凝剂以及沉淀剂等，下面分别对不同试剂的处理原理以及应用范围简述如下 （1）高分子螯合剂处理重金属废水 高分子重金属螯合剂对重金属废水的处理具有成本低、 效果稳定等优点。近 年来人们对高分子重金属螯合剂在废水处理方面的研究十分重视。 高分子重金属 螯合剂是水溶性的一种。高分子基体母体高分子具有亲水性的螯合形成基， 它 与水中的重金属离子选择性地反应，生成不溶于水的金属络合物。 重金属螯合剂可以采用不同种类的多胺或聚乙烯亚胺与二硫化碳反应得到, 其基本结构是 CH 2 N C CH 2 S n S Na 重金属螯合剂与重金属离子反应 ,生成高分子螯合物 ,反应方程式如下 以 Pb2例 CH 2 N C S Na CH 2 S n n 2 Pb 2 CH 2NCH2CH2NCH2 SC S Pb S 2 n CS 二硫代羧基的S原子上有3对孤对电子,其中两对可以占用Pb2的空d轨道,形 成配位键,根据配位场理论,d轨道全空的情况下,易形成四面体型的结构。 这样各 电子对之间的互相排斥的力量小,而S原子的外层4对电子也形成互斥力最小的正 四面体构型,形成稳定的交联状的螯合物。不同的重金属离子与重金属螯合剂所 形成的螯合结构是不相同的 ,但最终的结果都是形成高分子重金属离子螯合物 , 达到重金属废物稳定化的目的。 （2）絮凝剂处理重金属废水 絮凝作为废水处理的一种重要方法，是一种应用最广泛、经济、简便的水处 理技术。通过絮凝作用，可使污水中悬浮微粒形成矾花， 并在沉降过程中互相 碰撞， 使絮状物颗粒变大逐渐沉淀于底部，最后经水处理构筑物将 其分离除去，达到净化水的目的。 目前广泛用于水处理的絮凝剂主要是无机絮 凝剂、有机絮凝剂及复合絮凝剂三大类。 1 无机絮凝剂 1.1 铝盐絮凝剂 最常用的铝盐絮凝剂有硫酸铝、铝酸钠、聚氯化铝、聚硅硫酸铝等。 而硫 酸铝是世界上利用最早、最多的铝盐絮凝剂，其具有运用便利、效果好等优点。 铝盐的絮凝机理主要是其水解过程的中间产物能与水中不同阴离子和负电溶胶 形成聚合体， 即产生聚合絮凝作用。 铝盐在运用过程中主要受药剂投加量、 pH 及 颗粒物表面积、浓度等参数影响。铝盐作为一种有效的絮凝剂，在饮用水处理中 占有重要地位。但是，铝进入人体后，通过蓄积参与生物化学反应，能置换人体 内必需的营养元素和微量元素，使之流失或沉积，干扰破坏人体各部位的生理功 能，导致产生老年痴呆、铝性骨病、铝性贫血等中毒病症。 1.2 铁盐絮凝剂 铁盐絮凝剂包括聚合氯化铁、液体聚合硫酸铁、氯化铁、聚合磷酸类复合铁 盐、聚合硅酸类复合铁盐、铝铁共聚复合絮凝剂等。铁盐絮凝的机理是其水解产 物能与水体颗粒物进行电中和脱稳、 吸附架桥或黏附网捕卷扫，从而形成粗大 絮体，通过对絮体的去除，达到对水体的净化。张占梅等以含铁的低。 2 天然有机高分子絮凝剂 天然有机高分子絮凝剂