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user: 4. 铅污染治理的技术现状 在生态水体环境中，含铅废水的主要来源是电镀、冶炼、铸造、农药、采矿、染料、石油、电池、机械、印刷等行业排放的工业废水以及空气中含铅颗粒物在水体中的沉降。电池工业是含铅废水的最主要来源，根据报道，每生产一个电池造成的铅损失在4.54~6810 mg，其次是石油工业生产汽油添加剂。铅属于第一类水污染物，按照国家规定，含铅废水的总铅含量在车间排放口必须达到第一类污染物最高允许浓度排放标准即1 mg∙L −1 。国内外目前对于铅废水的处理技术有很多，相对成熟并且应用较为广泛的有，化学沉淀法、离子交换法、电解法、物理吸附法、生物法、膜分离法等。 4.1. 化学沉淀法 化学沉淀法是处理铅废水的常用方法，原理主要是加入沉淀剂与废水中的铅进行反应，使离子态的铅转变为不溶于水的沉淀，并滤除。根据其原理不同可以分为，氢氧化物沉淀法，硫化物沉淀法，磷酸盐沉淀法，铁氧体沉淀法等，这氢氧化物沉淀法：通过加入适量的，如NaOH、Ca(OH) 2 、Mg(OH) 2 等沉淀剂，使其与铅离子反应生成不溶于水的沉淀物。反应主要取决于溶液中金属离子的浓度和 OH − 的浓度，最适用的pH范围在9.2~9.5，在此pH范围内处理的污水铅含量在0.01~0.03 mg∙L −1 ，如pH更高，则会使沉淀的效果急剧下降。适用于量比较大并且铅离子含量较高的铅废水，但是占地面积大，成本高，污泥量大且易造成二次污染 [ 9 ] 。 硫化物沉淀法：铅离子与硫离子的亲和力比较强，可以形成溶解度很小的沉淀物，加入NaHS、Na 2 S、H 2 S等，使铅离子沉淀并析出，这种方法的沉淀剂加入的量比较小，废水一般不需要再中和等优点，但是硫化物沉淀颗粒较小，容易形成胶体，且具有毒性，处理酸性废水过程中会产生硫化氢的二次污染，使得这种方法受到了限制。 磷酸盐沉淀法：这种方法使用Na 3 PO 4 作为沉淀剂，生成Pb 3 (PO 4 ) 2 ，其在水中溶解度很小，沉淀速度很快，在实验中可以添加聚丙烯酰胺作为助凝剂，以增大沉淀的体积和沉淀速率，使铅离子沉淀速率提高。 铁氧体沉淀法：铁氧体沉淀法是一种新兴的除铅方法，通过在废水中加入FeSO 4 ，使金属离子形成具有磁性的铁氧体晶粒析出。这种方法能去除多种重金属离子，也能适用于多种水质。但是过程中需要加热，沉淀时间长，能耗大。若在常温下进行沉淀，则需要加入铁源，处理后废水为碱性，直接排放会造成二次污染，但在pH为8时，常温下处理浓度为400 mg∙L −1 的污水，效率可达99%。 化学沉淀法一般适用于体积量较大、浓度较高的含铅废水，与其他的方法相比，其在化学试剂的消耗上更大，容易造成二次污染，但其在处理大体量废水上，具有高效稳定的特点。 4.2. 离子交换法 离子交换法是使用离子交换剂对铅进行去除的方法，常用的离子交换剂有离子交换树脂和沸石等，通过自带的能自由移动的离子与废水中的离子进行离子交换，离子交换的动力是浓度差与离子交换剂上官能团对离子的亲和度。常用的离子交换树脂有阴离子交换树脂、阳离子交换树脂、螯合树脂与腐殖酸树脂。离子交换处理吸附容量大，出水水质好，还可以对吸附的铅进行回收，避免了二次污染，但是树脂容易被污染或者氧化造成失效，再生周期长，成本高。而使用沸石对废水进行处理，适用pH为5~10，处理剂用量越大，时间越长，去除效果越好 [ 10 ] 。 离子交换树脂是一种在交联聚合物结构中含有离子交换基团的功能高分子材料。离子交换树脂不溶于酸、碱溶液及各种有机溶剂，结构上属于既不溶解、也不熔融的多孔性固体高分子物质。 每个树脂颗粒都由交联的具有三维空间立体结构的网络骨架构成，在骨架上连接着许多较为活泼的功能基。这种功能基能离解出离子，可以与周围外边离子相互交换。离子交换树脂的单元结构由三部分组成：不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基团和功能基团所带的相反电荷的可交换离子。按交联聚合物的不同、离子交换树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系、乙烯吡啶系、脲醛系、氯乙烯系等；按树脂形态的不同可分为凝胶型和大孔型两种。另外，根据离子交换树脂所含官能团的性质又可分为强酸、弱酸、强碱、弱碱、螯合、酸碱两性和氧化还原型七类；按用途还可分为水处理用、药用、催化、脱色、分析用树脂以及核子级树脂等。离子交换树脂不溶于一般的酸、碱溶液及许多有机溶剂，以交换、选择、吸收和催化等功能来实现除盐、分离、精制、脱色和催化等的应用，能广泛应用于电力、化工、冶金、医药、食品和核工业等部门，主要是制取软水和纯水、三废处理及分离精制药品等。由于离子交换反应是可逆的，因此离子交换树脂可以通过交换和再生反复利用。 目前，离子交换树脂在水处理领域得到了广泛的应用，具有可深度净化、效率高及能达到综合回收等优点，因而占有十分重要的地位。 离子交换法，适用于成分较为单一，且水质纯洁不含杂质的废水，由于树脂颗粒容易被污染而失去活性，不适用于含有大量有机物，废渣等的废水，并且受到吸附容量的限制，也不适用于浓度非常高的废水。 4.3. 电解法 蒸电解法的原理则是通过重金属阳离子得电子在阴极表面被还原为金属单质，无需加入大量的化学制剂，后续处理方便，占地面积小，污泥量少，非常清洁。而且可以直接得到重金属的纯金属，但是体系电流效率低，沉积速度慢，铅离子标准电极电位为−0.126 V，当废水中铅浓度比较低时，浓差极化的作用使其电位更负，过程中还会生成大量氢气，降低其电流效率，并且处理的效率不高，很难实现深度净化，在电解溶液中铅离子的浓度达到6.3 mg∙L −1 后就很难再降低Pb 2+ 的浓度。目前在电解法处理废水方面又出现了三维电极电解法，这是对二维电极电解法的革新，这种方法对应用电解法进行含铅废水的深度处理成为了可能。三维电极电解法通过增大电极表面积实现低电流密度下电解，减小了浓度极化，提高了电流效率。 电解法同样不适用于杂质较多的废水，并且由于其需要大量的能源作为处理的动力，不适用于大体积量废水的处理，并且由于电解法本身的特点，也无法处理浓度很低的废水。 4.4. 吸附法 物理吸附法：物理吸附法也是一种常用的含铅废水的处理工艺，其主要是利用吸附剂的特殊的化学性质，例如特殊的微孔结构，较高的表面活性或较大的比表面积等。常用的吸附剂有粉煤灰、陶土、活性炭、改性膨润土等。使用这种方法除铅效率高，成本适中，无二次污染，前景良好，特别是改性之后的吸附剂效果更佳。如使用锆基柱撑蒙脱石材料作为吸附剂，其最适吸附pH在6.5左右，反应平衡后pH约为4.7，当吸附剂的量达到12 g/L时，吸附效率可达99.8%，最大吸附容量为10 mg/g。在多种重金属离子共同作用中，锆基柱撑蒙脱石材料对铅离子亲和度最好 [ 11 ] 。 生物吸附法：具有吸附重金属能力的生物体或是其衍生物都可以被成为生物吸附剂，生物吸附剂主要是纤维、菌类等，又可以区分为死体吸附与活体吸附，死体吸附的有点在于不受环境的影响且无需保证细胞存活，而活体吸附的吸附能力一般更强。但是死体吸附的使用更为便捷，适应性强所以更受欢迎。使用海洋赤潮生物原甲藻的死体与活体进行的试验中，吸附30分钟，重金属离子浓度显著下降，其对铅离子的富集作用最大。 使用生物材料处理铅废水并对铅进行回收简单而又经济，生物吸附剂对重金属离子具有天然的亲和力，适用于高浓度的铅废水或是多种重金属离子的混合废水，并且受pH值影响小，不用添加大量的化学试剂，污泥量少，没有二次污染，排除水可以再次利用，是常见的深度处理含铅废水的方法。 4.5. 膜分离法 这种方法主要是使用选择性透过膜，并在膜两侧施加如浓度差、压力差、电位差等推动力，将污染用用膜进行拦截，达到净化废水的目的。目前使用较多的有乳化液膜、反渗透、电渗析和超滤等。这种方法工艺简单，分离效果好，能耗低，不存在二次污染，适用于低浓度废水，除铅效率高，处理过的水可以回收，还可以回收金属，但是其成本较高，选择性透过膜容易被污染而失效。 膜分离法近年来广泛适用于家庭的净水器中，对于饮用水等相对来说更为纯净，杂质种类较少的水源来说更为适宜。