水环境已成为世界各国普遍关注的问题，而重金属污染是水环境污染的一个重要方面，随着经济程度以及工农业的快速开展，水环境中的重金属污染日趋严重已成为一个不争的事实。重金属污染物具有不被生物降解，高毒性、高致癌性、污染长期性、易生物富集性等特性，能在动物和植物体内积聚，经过食物链逐渐富集，对环境、生物以及人体安康形成严重的危害。因而，寻觅平安、经济有效的办法进行含重金属工业废水处理成为水环境修复研讨中的一个重要课题。传统的重金属处置办法主要有化学沉淀法、氧化复原法、电解法、浸透膜法、理化吸附法等，固然能到达一定的处置效果，但具有本钱高、形成二次污染、操作复杂等缺陷。相比传统办法，近年来开展起来的生物法具有高效率、低本钱、环境友好、资料来源广、操作便当简单等优点，已逐步成为重金属水处置研讨中的热点，具有潜在及宽广的应用前景。

　　一、传统的处置办法

　　传统的处置污废水中重金属污染物的办法主要是有化学办法和物理办法，最常见的有化学沉淀法、氧化复原法、电解法、浸透膜法和理化吸附法等。

　　化学沉淀法即是向水中投入相应的化学药剂，使其与水中的重金属离子发作反响完成溶解性的金属离子转化尴尬溶或不溶的金属化合物，经过沉淀过滤完成与水别离。主要包括中和沉淀法、钡盐沉淀法、硫化物沉淀法以及铁氧体共沉法。化学沉淀法请求对化学药剂的投加量严厉控制，假如投加过量则会形成水体的二次污染，因而普通都需求实施二次处置，处置效果不彻底，且工艺比拟复杂，投资高。

　　氧化复原法常用在重金属废水处置中的前处置。普通而言，氧化反响和复原反响是同时发作的，但常习气性分为药剂氧化法和药剂复原法。药剂氧化法主要用于去除水中Fe2+、Mn2+，而药剂复原法主要用于去除水中的Cr6+、Cd2+和Hg2+等重金属离子。

　　电解法是应用直流电对溶质实施氧化复原反响的过程。这种办法可经过控制电极电势，将混合金属离子实施逐级别离，分别回收提纯得到纯度比拟高的单一金属，便于重金属的直接回收应用。但电解法存在的问题是耗电量太大，工艺请求复杂，需严厉控制溶液、pH、空气搅拌速度等条件来防止阳极钝化，提升别离效率。

　　浸透膜法是应用一种特殊膜在某种驱动力下将溶质与水分子隔开，将污染物实施浓缩的办法。在处置废水中，去除重金属离子主要采用的膜浸透法有反浸透膜法和电浸透膜法。浸透膜法具有不需求参加化学试剂的特性，因而也没有二次污染问题，但其膜的价钱昂贵，且易污染使得通量降底造成处置效果降落。

　　吸附法的根本原理主要是物理吸附和化学吸附。物理吸附剂品种繁多，均表达出孔隙兴旺、比外表积宏大的特性，活性炭是最普遍的物理吸附剂。常用的化学吸附剂有腐殖酸类物质，适用于处置水量大、含多种重金属离子但浓度低的矿山废水。

　　二、生物法

　　生物法是应用活的生物体或没有生命的生物资料对水中的重金属离子实施吸附、运转、转化等作用从而到达去除水体中有害重金属离子的目的。生物法作为一种新型的处置办法，具有高效率、低本钱、无二次污染、环保等优势。其主要包括生物吸附法、生物絮凝法、生物外表活性剂修复、复合硫酸盐复原菌去除法、纳米资料与微生物复合资料等办法。

　　2.1 生物吸附法

　　生物吸附法是应用微生物及其衍生物等吸附水中的重金属离子从而去除水中重金属离子的办法。生物吸附概念最早是由Ruchhoft在1949年提出来的，从20世纪50年代到如今，生物吸附资料不时涌现，生物吸附机理研讨不时深化。生物吸附法主要包括微生物吸附法和生物质吸附法。

　　2.1.1 微生物吸附法

　　微生物吸附法即应用微生物细胞可以将水中的重金属离子吸附到细胞外表，然后经过细胞膜将重金属离子运输到细胞体中“积聚冶起来，对重金属离子到达去除效果。在20世纪，国外学者AnoopK就经过实考证明了微生物细胞壁化学功用团(氨基、羧基、磷酸基等)对重金属离子具有吸附作用。我国学者吴涓等也对黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)菌丝球吸附Pb2+的过程和机理实施了研讨。与传统处置办法相比，微生物吸附法具有以下几个优点：(1)能够选择性去除某种重金属离子，(2)处置效率高，不惹起二次污染，(3)pH值范围较宽，(4)易于别离回收金属。目前，已研讨的关于吸附重金属的微生物有很多，例如：苦味诺卡菌、水洗工业废菌、青霉菌、曲霉菌、酿酒酵母、深海细菌、藻类等。

　　关于微生物吸附处置重金属离子，目前有研讨提出对微生物实施基因工程改造，以增强对重金属离子的吸附或代谢，从而提升处置效果，此办法在国外研讨较多。如美国学者将Hg2+转运蛋白基因merT和merP与植物螯合肽在大肠杆菌中共同表达使得大肠杆菌可以分离的Hg2+是普通大肠杆菌的6倍，日本学者将拟南芥的植物螯合肽基因经过基因改造，让其受固氮基因nifH启动子的调控，并转入紫云英根瘤菌中，这种工程菌比未经改造的菌分离土壤中镉的才能提升9~19倍。

　　2.1.2 生物质吸附法

　　生物质吸附法主要是应用低价或废弃的自然高分子生物质及其改性资料对水中的重金属离子实施吸附处置。如今研讨非常活泼的生物质吸附资料包括壳聚糖、纤维素、木质素、农林废弃物等。这些自然高分子生物质资源丰厚，与传统的吸附剂相比，具有可再生、易降解、本钱低、环境友好、等优点，应用农林废弃物处置还能到达以废治废的目的，绿色环保。研讨发现经过相应的办法化学改性生物质资料，其处置时间缩短，效果提升，特别是对低浓度的重金属有极强的选择吸附才能和高吸附量，因而成为目前研讨的热点，其相关报道较多，例如林芳芳等研讨的高锰酸钾改性花生壳、刘恒博等应用氯化锌改性小麦秸秆、张玮等应用异丙醇溶液改性橙皮等。研讨结果均标明，对生物质资料采用相应的改性措施后，其吸附性能有很大的改善，吸附效果提升，且再生应用性能好，是将来重金属处置研讨开展方向之一。

　　2.2 生物外表活性剂修复技术

　　生物外表活性剂是微生物在代谢过程中分泌的具有一定外表和界面活性，同时含有亲水基和疏水基的两性化合物。生物外表活性剂普通由植物、动物或微生物产生，主要分为糖脂类、脂多肽和脂蛋白、磷脂、脂肪酸类、聚合外表活性剂类和微性外表活性剂5大类。生物外表活性剂具有良好的热稳定性、化学稳定性以及良好的抗菌性能。与传统化学合成外表活性剂相比，其具有耐温、耐盐、可生物降解、环境友好、可原位合成、生产原料来源广等优点。目前在重金属污染修复中，研讨较多的生物外表活性剂有：鼠李糖脂(rhamnolipid)、槐糖脂(sophorolipid)、枯草杆菌外表活性剂(surfactin)、皂角苷(saponin)等。

　　2.3 硫酸盐复原菌去除法

　　硫酸盐复原菌去除法是微生物法常见的一种，该办法是应用SBR复原菌能将硫酸根离子(SO2-4)和有机硫复原为负二价的硫离子(S2-)，S2-与重金属离子生成溶度积很小的硫化物沉淀，则重金属被去除。相比传统的硫化物沉淀法，硫酸盐复原菌去除法对重金属离子的去除率高，去除的重金属品种多，处置潜力大，操作管理便当，投资运转费用低等优势。目前，在酸性矿山废水的生处置中主要应用的就是SBR处置技术，依赖高的SBR代谢活性而产生大量的金属硫化物。但此办法也有一定的弊端，应用SRB处置含重金属废水，通常会造成菌体和金属硫化物一同沉淀，其结果是水中的微生物浓度降低，处置效果变差。针对这一问标题前有学者提出两段式工艺和ZVI-SRB(零价铁-硫酸盐复原菌)系统。

　　2.4 纳米资料与微生物复合资料

　　纳米科技为处理环境问题提供了有力的技术手腕，将纳米资料与微生物分离构成新型的复合资料用于水中重金属离子的处置具有潜在的应用前景，成为目前的研讨热点之一。例如由硫酸盐复原菌(SRB)原位生成纳米级的硫铁化合物而构成生物的硫铁复合资料(生物硫铁)兼具有微生物处置和化学处置办法的优点。生物硫铁不但具有较强的复原性还具有磁性和较强的再生性能，特别其磁性吸附作用在低浓度重金属废水处置中效果较好。我国学者张云松等还研讨了纳米TiO2分离酵母菌构成新型复合吸附剂，在特定的条件下可提升对Cu2+的吸附容量。

　　三、结语

　　重金属污染对人类生活和环境危害大，因而对重金属污染水的管理是水环境维护中的一项重要内容。应用化学沉淀法、氧化复原法、电解法、浸透膜法、理化吸附法等传统的处置办法固然也能到达较好的处置效果，但其普遍存在着运转费用高、投资大、操作复杂、二次污染、处置低浓度重金属离子效果差或本钱高等缺陷。生物法作为管理重金属污染的一项新技术被普遍关注，是近年来研讨的热点，其具有处置效率高、无二次污染、适用范围广、资料来源广、本钱低、操作简双方便、易于原位修复等优势，并具有环保特征而其他技术不可比较。

　　但是值得留意的是运用生物法处置水中的重金属固然效果极好，目前大多数的生物处置技术依然还是停留在实验室程度，较少应用于工业生产和环保范畴中。由于生物体机制的复杂性，目前对生物体与重金属离子的互相作用机制的研讨了解还有限，生物法自身也存在着一些问题，例如应用微生物处置重金属离子，微生物生命有限的问题，生物吸附剂来源、品种多样化，无固定外形，没有统一规范的产品，生物吸附剂最终去向等问题。但我以为应用生物法去除水中的重金属依然是最具潜力的处置办法，是重金属处置将来必然的开展趋向，具有宽广的应用前景。针对目前所存在的一些问题，倡议在今后的研讨范畴中能够从以下几个方面完成研讨打破：

　　(1)进一步对生物体对重金属离子的作用机制实施系统性的总结和深化的理论构建

　　(2)研讨开发新型高效、低本钱、可持续处置大量重金属废水的生物处置技术及工艺

　　(3)对来源普遍，成分复杂的生物资料实施处置制成固定化的产品，并制定一定规范实施分类使其便于投入实践应用

　　(4)研讨环保有效的方式处理生物处置资料的最终处置问题。