吸附法处理重金属废水的研究进展

张 帆，李 菁，谭建华，王 波，黄 福

（吉首大学化学化工学院，湖南 吉首 416000）

近年来随着我国经济的快速发展，矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业中的许多生产过程中都产生重金属废水。由于各大工矿企业的不合格排放，造成了严重的重金属离子污染。从湖南儿童血铅超标、陕西凤翔数百儿童铅超标，到重金属污染“菜篮子”、饮水机等，重金属污染事件屡见不鲜。重金属污染已影响人们的生活环境，威胁着人类的生存，成为亟待解决的问题。《重金属污染防治“十二五”规划》是我国获得批准的第一个“十二五”专项规划。根据该《规划》，到2015年，中国将建立比较完善的重金属污染防治体系。随着该《规划》的逐步展开，对工矿企业的排放要求也越来越严格。

目前，用于除去重金属的有效分离工艺有沉淀、离子交换、电化学处理、膜技术、蒸发凝固等，但这些技术的应用受工艺和经济的限制[1]。吸附法具有高效、节能、可循环、利用、环保等特点，本文从吸附法的分类和机理、影响吸附的因素以及常用的吸附剂这3个方面展开综述。

1 吸附法的分类和机理

根据吸附机理进行分类，主要有物理吸附和化学吸附。

1.1 物理吸附

物理吸附是吸附剂通过分子间作用力吸附重金属，对溶液的pH值依赖性普遍较大[2]。常用的活性炭、分子筛、沸石等廉价易得的吸附剂，具有较高的比表面积或表面具有大量微孔、空腔、通道等高度发达的空隙结构，同时也有高效的吸附效果，可循环利用。肖乐勤等[3]采用 HNO3和H2O2对活性炭纤维（ACF）进行氧化改性，并用静态吸附法考察了不同条件下 ACF对水体中 Pb2+的吸附。结果表明：改性前后样品对Pb2+的吸附速率均较高，吸附平衡时间为5 min；饱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对水体中Pb2+的吸附具有较强的pH值依赖性，当pH值达到5.5时，吸附容量达到最大值。朱彤等[4]采用13X分子筛，以含锰废水为实验对象，研究了该分子筛对Ca2+、Mn2+、Mg2+的吸附，结果表明：13X分子筛在处理低浓度含锰废水方面表现出良好的应用前景。Huang等[5]在低温高真空条件下制备了石墨烯薄片，该石墨烯片在吸附 N2时的比表面积为 400 m2/g，但在溶液中吸附亚甲基蓝时的比表面积达到1000 m2/g。通过该石墨烯薄片对水溶液中的Pb2+进行吸附研究，发现该石墨烯薄片对水溶液中Pb2+的吸附具有很强的pH值依赖性。当pH值从3增加到5时，石墨烯薄片对水溶液中Pb2+的吸附容量增加较快；当pH值大于7.6时，水溶液中Pb2+的脱除率达到 100%，这是物理吸附和化学沉淀的协同作用的结果。

1.2 化学吸附

化学吸附是通过电子转移或电子对共用形成化学键或生成表面配位化合物等方式产生的吸附。产生化学吸附的吸附剂分子通常含有羟基、氨基、羧基等具有优良的吸附、螯合、交联作用的基团，能够与废水中的重金属离子进行螯合，形成具有网状笼形结构的化合物，有效地吸附重金属离子，或是与重金属离子形成离子键、共价键以达到吸附重金属离子的目的。刘立华等[6]以丙烯酰胺、CS2和NaOH 为原料合成了一种高分子重金属螯合絮凝剂-聚丙烯酰胺黄原酸（PAMX），研究了投加量、废水的 pH值和特性黏数对含 Cu2+、Ni2+的模拟废水的去除效果，结果表明：PAMX 处理Cu2+、Ni2+含量分别为 25 mg/L、50 mg/L的模拟废水，残余重金属离子浓度均能达到国家污水综合排放一级标准，有较宽的pH值适用范围，特性黏数为 1.63 dL/g时处理效果最佳。Chen等[7]将一锌铝系变色酸插入到水滑石中，并用其对水溶液中Cr(Ⅵ)和Cu2+的吸附性能进行了试验研究，结果表明：它对水溶液中的Cr(Ⅵ)和Cu2+的吸附具有高度选择性，当Cr(Ⅵ)或Cu2+的浓度从200 mg/kg增加到10000 mg/kg时，它对Cr(Ⅵ)、Cu2+的最大吸附容量分别为782 mg/g、450 mg/g，且它的吸附动力学曲线也较好的符合准二级动力学模型。Wang等[8]以甲基丙烯酸、乙烯、乙二胺为原料，制备一种新的多孔螯合纤维，通过动态吸附研究了该树脂对水中Pb2+的去除效果，结果表明：它们对水溶液中 Pb2+的初始吸附速率为394.084 mg/(g·min)。该树脂对Pb2+的饱和吸附量超过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）进行再生，能重复使用5次以上。Al Hamouz等[9]采用一种新颖的交联聚磷酸酯，试验研究了其对水溶液中Pb2+和Cu2+的去除效果，结果表明：聚磷酸酯对水溶液中Pb2+和Cu2+的最大吸附容量分别为2.76 mmol/g、2.22 mmol/g，其吸附行为符合二阶动力学模型以及朗缪尔和弗伦德里希吸附等温线模型。

2 影响吸附的因素

在吸附过程中，影响水溶液中重金属离子吸附的因素有很多，常见的有温度、吸附剂的用量、吸附时间、重金属的初始浓度以及溶液的pH值等。

2.1 温度

温度对吸附剂的吸附效果有一定的影响。单宝田等[10]利用沸石吸附去除重金属废水中以络离子形态存在的铜，研究了沸石对重金属废水中Cu(HN3)42+的吸附性能，结果表明：温度较低时，随着温度的升高吸附量增加，当达到一定的温度时，随着温度的升高吸附量下降。这是因为沸石对Cu(HN3)42+的吸附既有随温度升高离子交换能力增强的交换吸附，又有随温度升高吸附能力降低的分子吸附，吸附的综合作用的结果是在一定温度范围内有较好的吸附作用，在 25 ℃时吸附剂对Cu(HN3)42+的吸附达到饱和。Vukovicˊ等[11]利用氨基改性多壁碳纳米管，同时研究了改性后碳纳米管对Pb2+的吸附，结果表明：当分别在25 ℃、35 ℃、45 ℃的温度下，碳纳米管对 Pb2+的吸附率随温度的上升而增大，45 ℃时达到最大，且碳纳米管的吸附行为符合准二级动力学模型和朗缪尔等温线模型。Liu等[12]研究了石墨烯氧化物与壳聚糖的复合试剂对水溶液中Au3+和Pd2+的吸附性能，结果表明：当在吸附剂用量为2 mg、重金属离子Au3+和Pd2+的初始浓度分别为150 mg/L 和40 mg/L、吸附时间为16 h、适当的pH值条件下，在303 K、313 K、323 K三个不同温度下进行实验，结果显示，石墨烯氧化物与壳聚糖复合试剂对Au3+和Pd2+的吸附率随着温度的上升而增加，且吸附剂对 Au3+和 Pd2+的吸附行为也符合准二级动力学模型和朗缪尔等温线模型。

2.2 吸附剂的用量

吸附剂的用量也是影响吸附效果的一个重要因素，一般随着吸附剂用量的增加，吸附效果越好，因为增加吸附剂的用量也就增加了溶液中的吸附位点。李国清和罗生全[13]从海藻中提取海藻酸钠，并与腐殖酸钠联用，研究了该吸附剂对 Cd2+和 Cu2+的去除效率。研究表明：随着海藻酸钠-腐殖酸钠用量的增加，溶液中Cd2+和Cu2+的去除率也随之增加。在海藻酸钠-腐殖酸钠用量在 0.25 g以上时，Cd2+和Cu2+离子的去除率增加变得缓慢，用量为0.30 g时达到最大值。原因是随着海藻酸钠-腐殖酸钠用量的增加，海藻酸钠-腐殖酸钠微粒表面具有的不饱和离子和羧基、羟基数量的增多，它们与Cd2+和Cu2+离子进行的离子交换作用和螯合作用，使得溶液中游离的Cd2+和Cu2+离子越来越少，从而吸附效果变得更好。Rout等[14]采用二系水铁矿研究了其对水溶液中的 Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附效果，结果表明：当吸附剂的用量从0.5 g/L增加到3 g/L时，吸附剂对水溶液中的 Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附率分别由59%增加到95%、37%增加到85%、14%增加到55%、92%增加到99%。

2.3 吸附时间

一般在开始吸附的一段时间内，吸附剂能快速的吸附溶液中的重金属离子，而后会随着时间的增加而逐渐达到平衡。何子常等[15]利用改性后的藻类对废水中的重金属离子进行吸附研究，结果表明：用马尾藻吸附Al3+，前60 s的吸附速率最快；用赤潮藻吸附重金属离子，在30 min内就可达到吸附平衡；用水棉绿藻吸附Cr(Ⅵ)，在2 h后Cr(Ⅵ)的去除率达到 96%。Mi等[16]利用单向冷冻干燥的方法制备了石墨烯氧化物气凝胶，同时利用其进行了对水溶液中Cu2+的吸附性能研究，结果表明：在开始吸附的5 min内，吸附剂对Cu2+的吸附呈直线上升，因为此时吸附剂表面存在着大量的吸附位点，而当吸附的时间到达15 min左右时，吸附达到平衡；当金属离子的初始浓度为40 mg/L时，气凝胶的吸附行为符合准一级动力学模型，初始浓度为60 mg/L时，气凝胶的吸附行为符合准二级动力学模型。Deng等[17]通过电解的方法制备了一种功能化石墨烯，并试验研究了该功能化石墨烯对水溶液中的Pb2+和Cd2+的吸附性能，结果表明：在开始吸附的20 min内，功能化石墨烯对Pb2+和Cd2+的吸附量呈直线上升，20 min后石墨烯对Pb2+和Cd2+吸附量增加缓慢，当吸附时间达到40 min时有最大吸附量；同时功能化石墨烯对Pb2+和Cd2+的吸附行为很好的符合朗缪尔和弗伦德里希等温线模型。

2.4 重金属的初始浓度

一般情况下，废水中重金属离子的初始浓度会影响到去除重金属所使用的方法，如废水溶液中重金属离子的初始浓度较高时，可能先选择沉淀法、再采用表面络合为主的化学吸附方法，也可能采用多种复合吸附剂进行吸附处理。Zhu等[18]研究未改性膨润土对不同浓度的 Pb2+的吸附机理发现：Pb2+浓度较低时，以离子交换为主；Pb2+浓度较高时，则以表面络合作用为主。在实际处理重金属废水时，除要考虑废水中重金属的初始浓度，还需要考虑废水排放标准、饮用水标准等。废水溶液中重金属离子的初始浓度会影响吸附剂最大吸附容量和吸附率，对吸附剂的用量起制约作用。鲁敏等[19]以细菌纤维素（BC）为原料通过化学修饰的方法对其进行改性，制备了新型的重金属离子吸附剂-氨基磺酸铵-细菌纤维素（ASBC），并研究了其对Pb2+吸附性能，研究表明：当 Pb2+的初始浓度较低时，Pb2+数量少于ASBC表面的吸附位点，吸附量少，随着重金属离子浓度的增大，重金属离子与ASBC表面的吸附位点的碰撞概率必然会增大，从而增加了对Pb2+的吸附量。但是这种吸附并不是无止境的，随着Pb2+初始浓度的增加，ASBC对其吸附量的增加呈减小趋势，最终会达到饱和吸附状态。Chen等[20]将羟基和亚氨基二乙酸聚合，合成了一种新的螯合树脂，并利用其对Cu2+进行了吸附性能研究，结果表明：在25 ℃、pH值为4.5时，螯合树脂对Cu2+的吸附率随着溶液中Cu2+浓度的增加而增加，当溶液中 Cu2+的浓度为 360 mg/kg时达到最大的吸附率。

2.5 溶液的pH值

pH值是影响吸附的重要因素之一。冯咏梅等[21]采用3种大型海藻——裙带菜、海黍子、马尾藻对重金属镍离子进行吸附，研究了溶液的pH值对Ni2+吸附特性的影响，结果表明：当pH值小于3时，吸附量很小；随着pH值的增大吸附量也随之增大，当pH值在4～7时吸附量最大，但若pH值大于7，吸附量将会下降。董静[22]采用化学法、电解法和吸附法进行了对电镀废水中铜离子的处理方法研究，结果表明：溶液的pH值对吸附效果有较大的影响，在中性或偏碱性时，有利于对重金属离子的吸附；溶液偏碱性时，吸附效果最好，此时铜离子的去除率可达99.78%。刘峰等[23]以内蒙古赤峰地区天然电气石为原料，加工成电气石超细粉体，并利用其对废水中 Zn2+的进行了吸附试验，结果表明：在 pH值小于5.5时，Zn2+的去除率随pH值缓慢增加而增加；pH值大于5.5时，去除率显著增加，并逐渐达到平衡；pH值大于6.5时，有较好的吸附效果。丁绍兰等[24]以废弃的皮革制品屑为吸附剂，系统研究了废弃皮革制品对废水中六价铬（Cr2O72−）的吸附特性，结果表明：在pH值为2～5时吸附效果最佳。这主要是由于当在较强的酸性条件下，废水中含有大量的Cr2O72−，而废气皮革制品屑上的—NH3+能有效的吸附Cr2O72−并形成较稳定的化合物，Cr(Ⅵ)被吸附在废气皮革制品屑上；当pH值大于7时，由于废气皮革制品屑上的—NH3+的减少，使得Cr(Ⅵ)的吸附量也显著下降。Chen等[25]利用化学方法对干草进行了改性，同时研究了改性后的草对Cd2+的吸附，结果表明：当溶液的pH值小于2时，吸附剂对Cd2+的吸附量很小，因为此时溶液中含有较多的H+，会与Cd2+竞争吸附剂表面的吸附位点，而随着溶液pH值的增大，吸附剂对Cd2+的吸附量也随之增加，当pH值在5.5～6.0时吸附量最大；若继续增大溶液的pH值，则由于溶液中OH−的增加，吸附剂对Cd2+的吸附量会下降。

3 常用吸附剂

在科学研究和工业生产过程中吸附剂的选择是吸附过程中最关键的环节之一，选择吸附剂不仅要求其吸附性能好、效率高，也要考虑其经济性和再生性。在研究和生产过程中常用的吸附剂有：活性炭、沸石、壳聚糖、膨润土、生物吸附剂、废弃农作物、纳米材料、离子交换树脂、高分子吸附剂等。

3.1 活性炭

活性炭是用生物有机物质（包括煤、石油、沥青等在内）经炭化、活化等一系列工序制成的一种无定形炭，具有丰富的孔隙结构、巨大的比表面积、良好的吸附性能以及稳定的化学性质，被广泛地用作重金属离子的吸附剂。活性炭的吸附性能主要由其物理、化学性质共同决定。张淑琴等[26]研究了活性炭对水溶液中 Pd2+、Cd2+、Cu2+的吸附行为，结果表明：100 mL溶液、pH值为4.8、活性炭用量为0.2000 g时，活性炭对 Pd2+、Cd2+、Cu2+的吸附容量分别可达到52.54 mg/g、35.65 mg/g、57.05 mg/g。付瑞娟等[27]以花生壳为原料制备活性炭，对 Cu2+和Ni2+进行了吸附研究，结果表明：花生壳活性炭对Cu2+和Ni2+的吸附是一个快速反应过程，可在60 min内达到平衡。花生壳活性炭的投入量和pH值对吸附效果有很大的影响，且花生壳活性炭对溶液中Cu2+的去除效果好于Ni2+。这是因为金属离子在活性炭表面发生的离子交换吸附，所带电荷多的离子更利于吸附，Cu2+和 Ni2+虽然都带两个电荷，但由于铜的原子序数高于镍，所以活性炭对Cu2+在吸附能力要高于Ni2+。

3.2 沸石

沸石是一种含水架状结构的多孔硅铝酸盐矿物质。构成沸石骨架的最基本结构是硅氧（SiO4）四面体和铝氧（AlO4）四面体。结构中充满了大量的空腔和孔道，具有较大的开放性和内表面积，可交换碱、碱土金属阳离子和中性水分子，因此具有良好的离子交换和选择性吸附功能。景有海等[28]将天然沸石经适当改性后，进行了去除电镀废水中重金属离子的研究，结果表明：用沸石对电镀废水进行处理时，其最佳过流速度为4～5 m3/h，此时锌、铬、镍的有效去除率分别可达 80%、60%、40%以上，经改性后的沸石对重金属离子的吸附量明显提高。王泽红等[29]以天然沸石为原料，采用酸、碱、盐对沸石进行了改性，并利用改性沸石进行了去除溶液中Pb2+、Cu2+的吸附研究，结果表明：氢氧化钠改性的沸石对Pb2+、Cu2+的吸附能力大幅增加，且吸附速度很快，在短时间内可达到平衡。这主要是因为氢氧化钠清除了沸石的内孔中的水分和杂质，改变内孔中吸附的金属阳离子，从而扩大沸石的孔径和比表面积，改善沸石对重金属离子的吸附能力。

3.3 壳聚糖

壳聚糖是一种可以直接从虾、蟹壳及柠檬酸发酵的菌体等多种原料中分离得到的天然碱性高分子多糖。壳聚糖因其原料丰富、廉价、无毒无味、可生物降解、无二次污染等优点，已逐渐被广泛使用。壳聚糖分子内的羟基、氨基使其具有良好的吸附、螯合作用，因此壳聚糖可作为良好的重金属离子螯合剂，与大多数过渡金属离子形成稳定的螯合物。赵丽等[30]进行了壳聚糖去除废水中重金属离子的研究，结果表明：在加入1.5%的壳聚糖的溶液中调节pH值为 6.8左右，水浴加热至23 ℃并恒温振荡1.5 h后静置12 h，测得Cu2+、Zn2+的去除率分别为96.8%、77.3%。近年来，为了提高壳聚糖在废水中的稳定性以及对金属离子的选择性吸附，出现了大量对壳聚糖改性的研究。贾建洪等[31]以 Fe2+-H2O2为引发剂、N-乙烯基吡咯烷酮为醚化剂，将壳聚糖进行醚化改性，得到接枝含氮杂环化合物壳聚糖（NVP-CTS），同时通过试验研究了 NVP-CTS对Ni2+、Cu2+、Cr3+、Pb2+四种重金属离子的吸附性能，结果表明：由于在壳聚糖分子上接枝了含氮杂环化合物，NVP-CTS 对重金属离子的吸附能力为改性前的2～5倍，并且对Ni2+有特殊的吸附能力，吸附量约为其它离子的 2倍。Ge等[32]在微波辐射的条件下，制备了活性炭交联壳聚糖的复合吸附剂，并研究了其对水溶液中Pb2+和Cd2+的吸附性能，结果表明：改性后的吸附剂对Pb2+和Cd2+吸附能力比壳聚糖强，且活性炭壳聚糖复合吸附剂对Pb2+和Cd2+的解吸和回收分别可达到78%、88%。He等[33]通过单向冷冻干燥法，制备了一种氧化石墨烯-壳聚糖多孔材料，通过该多孔材料对重金属离子进行吸附研究发现：当氧化石墨烯的含量（质量分数）为 5%时，复合吸附剂对Pb2+的吸附率可提高31%，最大吸附量可达99 mg/g。

3.4 膨润土

膨润土的主要成分是蒙脱石，它的特性决定了膨润土的性质。蒙脱石是2∶1层结构矿物盐物质，由两层硅氧四面体夹一层铝氧四面体形成基本结构单元。这样的结构单元可使膨润土与溶液中的阳离子进行离子交换。另外，蒙脱石矿物晶粒细小，使得蒙脱石具有较大的比表面积，所以膨润土具有较强的吸附性能。刘雅琳等[34]用膨润土对含Pb2+离子的模拟废水进行了吸附研究，结果发现：温度在30℃左右、pH值为6～10、振荡时间为45 min的条件下，对废水中Pb2+的去除率高于97%。为了提高膨润土对重金属离子的吸附量，近年来涌现了大量对膨润土进行改性的研究。丁述理等[35]研究了钙基膨润土及其改性土对模拟废水和实际废水中Cr(Ⅵ)的吸附行为，结果表明：钙基膨润土及其改性土对Cr(Ⅵ)的吸附，能在1 h内达到吸附平衡，但改性土的吸附效果明显高于钙基膨润土，去除率可达95%以上，且用改性土处理后，实际废水中Cr(Ⅵ)的浓度低于国家排放标准。

3.5 生物吸附剂

生物吸附剂是包括细菌、藻类、酵母、霉菌等在内的生物体及其衍生物。生物吸附剂利用生物体体内特有的化学成分和结构特征来吸附重金属离子，因具有品种多、来源广泛、价格便宜、操作简单、吸附量大、选择性好、效率高以及可降解不会造成二次污染等优点逐渐成为研究热点。生物吸附剂因其细胞壁及细胞壁上的官能团和酶，可吸附废水中的重金属离子[36]。邓燕宁等[37]利用细菌絮凝剂和沸石作为吸附剂，以含 Fe3+、Cd2+的模拟废水为研究对象，分析了两种吸附剂单独使用以及联用时对水溶液中重金属离子的去除效果，结果表明：在处理高浓度含Fe3+废水时细菌絮凝剂表现出较好的吸附效果，在处理高浓度含Cd2+废水时，沸石处理效果明显，两种吸附剂联合处理废水可弥补各自吸附特性的不足，细菌絮凝剂能促进天然沸石颗粒物沉降。昝逢宇等[38]研究了啤酒酵母对水溶液中Cd2+和Cu2+的吸附及解吸行为，结果表明：当Cu2+的浓度≥50 mg/L时，啤酒酵母对Cd2+不产生吸附，对Cu2+产生专性吸附。对生物吸附剂进行化学改性以达到较好的吸附效果是许多研究者所追求的，如秦益民等[39]以改性海带作为吸附剂，研究了改性海带对铜离子的吸附性能，结果表明：氢氧化钠处理后的海带对铜离子的吸附量达到88.0 mg/g，吸附量比改性前增加两倍多。

3.6 废弃农作物

废弃农作物主要是包括植物根粉、秸秆、树叶、麦壳等在内的生物质，因其来源广泛、廉价、污染少、可再生利用等特点，在吸附废水中重金属离子方面有着一定的应用。黄金阳等[40]以蔗渣为原料，通过化学改性制备出蔗渣纤维素吸附剂，研究其对Cr(Ⅵ)的吸附性能，结果表明：在吸附剂用量为0.3 g、pH值为1、吸附温度为30 ℃、时间为2 h的条件下，相应的吸附容量和吸附率分别为1.7mg/g和99.8%。高宝云等[41]以化学改性的方法，制备出吸附剂巯基改性玉米秸秆粉，并以未改性的玉米秸秆粉为对照，通过批试验探讨巯基改性玉米秸秆粉对水溶液中重金属离子（Zn2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Pb2+和Hg2+）的吸附性能，结果表明：未改性的玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附率不足 5%，而经巯基改性后可达 97%以上。Wang等[42]利用小麦残留物派生的碳黑，进行了水溶液中重金属离子Pb2+、Cu2+、Cd2+的竞争吸附性能研究，结果表明：碳黑对于 Pb2+、Cu2+、Cd2+三种离子的选择性吸附顺序为 Pb2+＞Cu2+＞Cd2+，且它的吸附行为符合动力学模型和弗伦德里希等温线模型。

3.7 纳米材料

纳米材料指的是颗粒尺寸在1～100 nm的微粒材料，因其具有独特的物理化学性质而被广泛研究应用。这其中因具有相对较大的比表面积而被作为一种吸附材料。Gollavelli等[43]将氧化石墨烯和二茂铁通过微波辐射，合成了一种智能磁性石墨烯，并利用其对水溶液中的Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、Pb2+的吸附性能进行了试验研究，结果表明：在Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、Pb2+的初始浓度为 5.0 mg/L 时，它对 Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、Pb2+的最大吸附容量分别为4.86 mg/g、3.26 mg/g 和6.00 mg/g。Chandra等[44]通过化学方法将吡啶和氧化石墨烯复合，制备了一种高效的重金属离子吸附剂，同时研究了该吸附剂对水溶液中的Hg2+的吸附行为，结果表明：氧化石墨烯的载入增大了吡啶的表面积，且该吸附剂对水溶液中的Hg2+有高效的选择性，最大的吸附容量为980 mg/g，去除率也可达92.3%；吸附行为也符合朗缪尔和弗伦德里希等温线模型。Madadrang等[45]将 N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸与氧化石墨烯上的羟基发生硅烷化反应，成功制备了一种新的吸附剂EDTA-石墨烯，同时研究了该吸附剂对Pb2+的吸附性能，结果表明：在pH值为6.8、吸附时间为20 min的条件下，吸附剂对Pb2+的吸附容量为(479±46) mg/g，而且吸附剂可用HCl再生后可以重复利用。

3.8 离子交换树脂

大部分离子交换树脂能对水溶液中的重金属离子具有较好的吸附功能。Misra 等[46]以包含季铵盐官能团的阴离子型大孔树脂对水溶液中Cr(VI)进行吸附研究，发现pH值为5.0时该树脂对水溶液中Cr(Ⅵ)的最大吸附容量达到0.40 mmol/g，而且该树脂对Cr(Ⅵ)的吸附是可逆的。Sahu等[47]以强酸性的聚苯乙烯磺酸基阳离子型大孔树脂对对制革废水中Cr3+进行吸附研究，发现pH值为2.7时，该树脂对废水溶液中Cr3+的最大吸附容量达到86.9 mg/g，制革废水中Cr3+的去除率达到92%。吴秋原等[48]对3种不同类型的离子交换树脂进行动态吸附实验，结果发现以苯乙烯-二乙烯苯为骨架的离子交换树脂的动态吸附容量达260 mg/L。用1 mol/L NaOH 溶液对该树脂进行脱附再生，再生效果良好；连续进行3 批次吸附-再生-转型实验，考察树脂重复使用性，再生效果稳定，树脂吸附容量未有明显降低。

3.9 高分子吸附剂

高分子吸附剂分天然高分子和合成高分子两种。林梅莹等[49]以木薯淀粉为原料，通过乳液聚合法制备淀粉与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接枝共聚物，再进行改性可得具有螯合效果的氨基改性淀粉（AMS），研究了AMS在单一离子的不同条件下对模拟废水重金属离子的去除效果和在实际电镀废水中的应用效果以及其循环再生性。结果表明：在单一离子溶液中，温度对重金属的去除无明显影响，pH值、AMS用量和去除时间对去除率影响较明显；经过改性淀粉的处理，实际废水中的重金属离子去除率接近 100%，达到国家排放标准。张延霖等[50]通过对淀粉进行接枝共聚和巯基化来强化淀粉分子长链结构上的吸附架桥作用，增加淀粉分子上的金属键合点，促进溶液中金属离子的吸附使淀粉变成能处理低浓度含镉废水的优良重金属离子吸附剂。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)-丙烯羟肟酸(AHA)共聚物乳液；该共聚物具有絮凝和脱除重金属离子的双重功能。

4 展 望

吸附法作为一种重要的处理重金属废水的方法，具有操作简单、廉价易得等优点已被广泛使用，但因目前吸附剂普遍都价格昂贵，因此开发廉价、高效率、无污染、可再次利用的吸附剂将是重金属离子吸附研究的主要方向。目前吸附剂可以通过物理、化学等方法对现有吸附剂进行改性，以增强吸附剂对重金属离子的选择吸附性；加强生物吸附剂的开发研究，因为生物吸附剂来源广泛、种类多，并且大多都可以降解、不会造成二次污染；开发一些具有较强吸附脱附功能的新型纳米材料，在处理废水过程中提高对重金属离子的回收和利用。

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