摘要：伴随着现代人们生活水平的逐步提升，水污染逐渐成为了人们重点关注的问题。另外，现代工业的发展使得重金属废水污染越来越严重，如果不能够对重金属废水污染问题进行及时治理，那么无论是对水环境还是人类生存都是非常大的威胁。有鉴于此，本文对重金属废水污染及常见治理技术进行了分析，然后就离子交换技术在重金属废水处理中的应用展开了研究，希望能够给同行业工作人员提供一定参考和借鉴。
关键词：重金属污染；废水处理；离子交换技术
在环境污染领域，重金属主要是指铬、镍、汞、镉、铅等具有生物毒性的金属，其由于无法为人体吸收转化，而且能够与体内生物酶等发生不良反应，从而造成人体受损的情况而备受关注。重金属废水来源非常广，而且凭借肉眼无法观察，因而造成人们对重金属污染的恐慌，所以对重金属废水处理的研究具有非常重要的意义。
一、水污染概述
所谓水污染，指的是一些有毒有害的化学物通过一些方式如主动排放、渗透等进入水体并对水体的整体生态环境带来极其恶劣影响的现象。这里所提到的有毒有害物质十分的复杂与繁多，例如酸性物质、碱性物质，一些重金属化合物，如铬、六价铬、镍、铜、镉、汞、砷等，以及一切有机毒物，像苯系物、二氯乙烷、乙二醇等，这些物质只要进入水体，不管是其中的一种还是多种都会给水体的生态系统造成难以预估的重大损害，轻者会造成水体在短时间内无法自然净化，影响水体的活性，给自然景观造成破坏；严重情况下，水体内的生物，如鱼类、贝类等的生存会受到严重威胁。重金属污染与其他污染有着较大的区别，如果不能够对重金属废水污染进行有效的治理，那么它将长期存在与水体中，并持续对水生物进行污染和侵害。
对于重金属废水污染防治工作来说，我国起步比较晚，虽然近年来在专业研究上已经取得了较大成果，但是对比发达国家来说，我国专业重金属废水污染治理技术水平总体上还比较低，这样就会限制治理工作的顺利进行。尤其是发展水平比较落后的城市，污水处理系统老旧，治理技术水平较低，大量的工业污水在未经过有效处理的情况下便被排放，并不能达到排放标准，必将会对自然水体造成污染。对于经济比较发达的城市，虽然污水处理技术水平高，但是受造价成本因素限制，能够完全按照专业标准进行污水处理的企业也仅为少数，因此，对重金属废水污染治理技术进行研究非常有必要。
二、重金属废水处理技术
就目前而言，重金属废水污染处理方式主要通过以下几种：
（1）化学处理法。基于对重金属化学性质的了解，通过化学反应，将重金属以沉淀的形式从废水中隔离出来，从而达到处理水中重金属的目的，这种方式具有适用性较强，操作便利等优点，但是在反应过程中，容易出现沉淀剂量无法控制从而容易产生引入其他元素的情况；
（2）生物处理法。在过往的研究中，一些人发现微生物具备一定重金属抗性，而且一些真菌能够吸收分解重金属，例如丝状真菌能够吸附Cd、Pb、Ni、Zn等工业废水；酵母能够吸附Cu、Ni等重金属，其整体吸附效率达到90%以上，但是生物处理法存在无法处理浓度较高的工业废水的弊端；
（3）联合处理法。联合处理法是指采用通过物理、化学以及生物处理法中的一种或者几种进行联合处理。联合处理的方式在重金属废水处理中起到非常重要的作用，他不但具有化学处理法简单易操作的优点，同时也具备生物处理法处理效果较好的特征。目前，离子交换处理技术应用最为广泛。
三、离子交换技术在重金属废水处理中应用
离子交换技术是指在离子交换容器内，放置离子交换措施，废水流过时，进行重金属离子交换的过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其主要通过以下几种方式得以体现：
（一）离子交换技术中的树脂技术应用
离子交换技术中的树脂，是指具备活性基因官能团、网状结构以及不容性质的高分子聚合物。在进行离子交换过程中，将树脂放置于设备中，通过与废水进行离子交换，从而达到降低废水重金属含量的目的。例如：某废水处理企业在进行废水处理过程中，需要处理的废水中含铅量达到6.2mg/L，该废水处理企业决定采用含有SO2-、H+基团阳离子的交换树脂进行离子交换，依照技术人员的经验，选择具有1，1二羟基酸脂-2-二酸膦酸酯官能团树脂，该树脂离子亲和力大小如下：Pb2+＞Cu2+＞Cd2+＞Zn2+，通过这种方式存在选择性较高、交换程度大以及反应过程可逆等优点，当废水Ph值在区间4~6时，反应效果最佳，而且能够有效去除废水中的Pb2+离子。经过离子交换树脂处理的废水经过检验，铅含量为0.039mg/L，已经达到标准铅含量指标，并且通过反应过程可逆的优点，成功回收铅金属4mg。因此，树脂技术在重金属废水处理中能够起到有效作用。
（二）离子交换技术中的膜技术应用
离子交换膜技术是指通过具备透过性的高分子膜，该膜具备选择透过性，能够通过吸附或者隔离重金属离子的方式达到降低废水中重金属浓度的目的。高分子膜以宏观角度主要分为三类：1）非均相离子交换膜。这种高分子膜主要由粉状的离子交换树脂与黏合剂、拉片以及加网热压而成，由于在膜中较为分散所以叫做非均相离子交换膜；2）均相离子交换膜。均相离子交换膜主要是指将活性官能团加入惰性支撑中发生反应，从而成为一种高分子膜，这种膜结构较为均匀，而且存在缝隙小、膜电阻较小、无渗漏以及电化学性能优良等，但是其制作工艺较为复杂，而且存在膜结构较为脆弱等缺点；3）半均相离子交换膜。半均相离子交换膜原理与均相离子交换膜类似，但是其中活性官能团并没有与惰性支撑发生反应，因此，其性能介于两者之间。此外根据膜结构以及作用不同，还可以分为阴离子交换膜、阳离子交换膜、镶嵌离子交换膜以及聚电解质复合物膜等。污水处理厂采用电渗析技术进行废水金属回收方式中，通过对重金属废水进行处理时便采用这种方式进行。
（三）离子交换技术中的电去离子技术应用
电去离子技术又称为填充床电渗析技术，通常采取在电渗析仪器与离子交换膜间放置阴阳离子进行交换的树脂，以此来形成污水处理、重金属提取分离的有机循环模式。该技术存在离子交换树脂用量少、节省酸碱以及水资源、自动化程度高、不需要备用系统等优点，被经常用于重金属废水处理中。某硝基肥企业于2013年引入一套年产越15万吨硝基肥装置，在硝基肥生产过程中每小时会产生10m3左右，浓度在1g/L的硝酸铵废水。
以目前的废水处理装置很难达到环保部门的排放要求，因此该企业引入硝酸铵深度处理的电去离子设备。根据企业实际情况，一共安装了4个电去离子系统，单个电去离子系统处理量为3m3/h，按照理论设计，经过处理的废水浓度低于4mg/L，已经达到环保部门的要求。经过近半年的运行考察，硝酸铵深度处理系统处理结果如下：高负荷情况下，实际系统效率12m3/h超过企业废水制造效率10m3/h，实际运行电流2A低于系统最高电流5A，而且经过处理的废水氨氮含量小于1mg/L；低负荷情况下，实际系统效率达到6~9m3/h足够应付企业生产废水情况，这便说明该系统较为稳定，而且具有一定的提升空间。
四、总结
综上所述，通过离子交换技术能够有效处理废水中重金属含量较高的问题。根据本文分析可知，离子交换技术能够将废水中重金属进行有效分离，在降低废水重金属含量的同时，也能够为企业回收重金属起到非常重要的效果。
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论文作者:林丽君
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/4
标签：重金属论文; 废水论文; 废水处理论文; 离子论文; 离子交换论文; 水体论文; 交换技术论文; 《防护工程》2019年第4期论文;