近年來，隨著冶金工程、金屬電鍍、電池制造等重金屬污染工業(yè)的快速發(fā)展，含有大量重金屬離子或重金屬化合物的廢水被排入自然水體中，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。Zn、Cu、Hg、Cr等大多數(shù)重金屬對水生生物以及人類具有毒害和致癌作用，當(dāng)其被排放到水環(huán)境中時，由于不能被生物降解并傾向于在生物體內(nèi)發(fā)生積聚，會對人類和接受水體的動植物群體構(gòu)成嚴(yán)重威脅。其中Zn作為人體健康所必需的微量元素，在活體組織調(diào)節(jié)中起著重要作用;但當(dāng)Zn過量時會導(dǎo)致血紅細(xì)胞功能惡化、腸胃炎等病癥。Cu則與生物體新陳代謝的質(zhì)量密切相關(guān)，當(dāng)人體過量富集Cu離子時會引起腹瀉、筋肉痙攣等癥狀，甚至發(fā)生昏迷。重金屬廢水的治理已刻不容緩，而如何做到無害化的處理則成為了一個性難題。

　　由于Hg等重金屬具有不可降解的特點，只能通過改變其存在方式、轉(zhuǎn)化形態(tài)來達(dá)到去除的效果。目前常見的方法可分為物理法、化學(xué)法、生物法三類。

　　絮凝法作為處理重金屬廢水的一種重要方法，能去除重金屬，是較為簡單、快速、低成本的方法。區(qū)別于可以被氧化分解而去除的一般污染物質(zhì)，重金屬具有不可被降解的特性，而針對重金屬在廢水中的存在形式，絮凝法通過選用合適的絮凝劑，去除溶解態(tài)的重金屬離子和附著在懸浮物或膠體顆粒表面的化合態(tài)重金屬。常見的重金屬螯合捕集絮凝劑從組成上可分為無機高分子絮凝劑、有機合成絮凝劑、復(fù)合絮凝劑、改性天然高分子絮凝劑以及微生物絮凝劑，其中有機合成絮凝劑按照相對分子質(zhì)量的高低又可分為有機合成低分子絮凝劑和有機合成高分子絮凝劑;改性天然高分子絮凝劑根據(jù)多糖的種類，又可分為改性殼聚糖類高分子絮凝劑、改性淀粉類高分子絮凝劑和改性纖維素類高分子絮凝劑。本文通過對應(yīng)用于重金屬去除的絮凝劑進(jìn)行綜述，比較剖析現(xiàn)有重金屬螯合捕集絮凝劑的優(yōu)劣點，總結(jié)并展望未來的發(fā)展趨勢。

　　1 絮凝法去除重金屬機理

　　電鍍、冶金等大多數(shù)行業(yè)排放的廢水中不僅存在大量的重金屬離子，還包含重金屬與其他污染物(如NH4Cl、EDTA等)形成的配位化合物，此類配位物又可細(xì)分為溶解性絡(luò)合物、氫氧化物沉淀以及螯合沉淀。

　　溶解性絡(luò)合物多附著于懸浮物或膠體顆粒表面，絮凝法是向廢液中投加絮凝劑，利用絮凝劑提供的大量配位離子強烈吸附懸浮物或膠體顆粒。在配位離子群的解離作用下，反應(yīng)體系中穩(wěn)定的膠體顆粒將分散存在于溶液中，此時易與溶液中的懸浮物結(jié)合形成小分子不溶物，同時非平衡狀態(tài)的電中和作用促使溶液中的脫穩(wěn)顆粒相互結(jié)合。絮凝作用下，溶液中小分子通過吸附形成大分子，小顆粒通過架橋結(jié)合形成大顆粒，后通過絮凝劑本身網(wǎng)捕卷掃作用加速沉降，達(dá)到去除非溶解態(tài)重金屬的效果。

　　絮凝劑針對重金屬離子的去除主要表現(xiàn)在吸附與螯合作用，其中螯合沉降是絮凝法去除重金屬的重要途徑，其機理示意如圖1所示。選用具有重金屬螯合捕集功能的絮凝劑尤為關(guān)鍵，攜帶有-CSS-、-COO-等負(fù)電荷基團的絮凝劑可與重金屬離子按照一定的物質(zhì)的量比形成螯合物來達(dá)到去除重金屬的效果。絮凝劑通過自身的吸附作用，將各螯合物“架橋”牽連聚集形成微絮體，而絮凝劑本身具有優(yōu)良的網(wǎng)捕卷掃性能，有助于微絮體形成更大的絮體，加速沉降。同時，高分子絮凝劑具有穩(wěn)定性強、適用范圍廣以及沉降性能好等特點，作為重金屬螯合捕集絮凝劑時，其母體大分子鏈的穩(wěn)定性在一定程度上遏制了螯合物的再離解，有效保證了重金屬離子的去除效率。

　　無機高分子絮凝劑因具有、可降解、成本低等優(yōu)點，在水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)外使用較為廣泛的無機高分子絮凝劑主要以鋁鹽、鐵鹽及其復(fù)合鹽類為主，包括聚合氯化鋁(PAC)、聚合鋁酸鐵(PFS)以及聚合硫酸鋁鐵(PAFS)。針對廢水中以膠體顆?；驓溲趸瘧B(tài)形式沉淀的重金屬，無機高分子絮凝劑利用其吸附電中和作用達(dá)到去除重金屬、凈化水體的效果。研究發(fā)現(xiàn)，一般無機高分子絮凝劑如PAC、PAFS等在溶液中會浸出部分Al3+、Fe3+等金屬陽離子，金屬陽離子利用其電中和作用與溶液中的陰離子形成膠體顆粒，膠體顆粒的存在有利于絮凝劑吸附重金屬及其螯合物，從而發(fā)揮架橋、網(wǎng)捕卷掃作用。童麗等選用PFS作為混凝用絮凝劑來去除自來水廠出水中含量超標(biāo)的，但實踐證明單獨投加PFS時，除Sb效果不佳;而通過投加鹽酸保證pH<2時，PFS投加量為12.3 mg/L即可有效保證出水含量滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)中低于5 μg/L的要求，這是因為強酸性條件下，PFS極易在溶液中形成[Fe3(OH)3]5+、[Fe3(OH)3]6+等聚合陽離子，進(jìn)而提高吸附量。

　　由于無機高分子絮凝劑吸附重金屬的能力有限，限制了其在重金屬去除領(lǐng)域的發(fā)展，但因其具有協(xié)同增效的特點，常用于強化混凝去除水中重金屬離子。許小潔等利用PAC聯(lián)合硅藻土去除微污染水中重金屬，硅藻土分子表面的硅羥基對重金屬具有吸附作用，而PAC的強化絮凝能力有助于進(jìn)一步去除重金屬螯合物。結(jié)果表明，在PAC投加量為30 mg/L、硅藻土投加量為1.5 g/L時，污水中Cu2+、Pb2+的去除率分別達(dá)到57.5%、83.7%，但同時溶液除濁的難度增大。劉培等利用PAC對重金屬捕集劑DTC(EDA)與Zn2+形成的螯合物進(jìn)行強化混凝，結(jié)果表明，PAC能在提高沉降速度的同時增強沉淀穩(wěn)定性，對Zn2+的捕集率可達(dá)97.3%。成應(yīng)向等使用改性聚硅硫酸鐵(PFSS)復(fù)配DMDAAC去除廢水中As、，結(jié)果表明，在pH=8.0、溫度為60 ℃、改性PFSS投加量為12.5 時，復(fù)配體系對As、的去除率分別達(dá)到94.7%、99.8%。

　　無機高分子絮凝劑作為重金屬螯合捕集絮凝劑使用時，具有生產(chǎn)工藝成熟、處理成本低等優(yōu)勢，但受到重金屬螯合捕集能力的制約，處理對象范圍較窄，單一使用時處理效果一般。在實際工程應(yīng)用中，無機高分子絮凝劑往往作為輔劑藥劑用于強化混凝。一般情況下，溶解態(tài)的重金屬離子在絮凝劑螯合捕集作用下將生成小分子不溶絡(luò)合物，但由于電排斥力的存在，小分子絡(luò)合物無法有效地聯(lián)結(jié)反應(yīng)體系中附著于懸浮物或膠體顆粒表面的化合物態(tài)重金屬進(jìn)行沉淀。而隨著無機高分子絮凝劑的投加，反應(yīng)體系中小分子顆粒間的電排斥力迅速下降，不溶顆粒間有效碰撞次數(shù)增多，溶液中的微型絮凝產(chǎn)物易積聚生成團塊狀絮體，從而達(dá)到快速沉降去除重金屬的效果。