金属离子吸附剂国内外研究现状综述(2)

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②氧化还原法

氧化还原法是利用某种氧化剂、还原剂将难以通过化学沉淀法去除的低价态或高价态的金属离子氧化还原成易去除的状态，使得金属离子得到去除[7]。氧化还原法经常被用于电锻沸石的治理，具有操作简易、处理容量大的优点，但由于需要化学试剂而处理成本大[2,6]。

（2）生物法

生物法即生物吸附法，通过金属离子与生物材料中的活性基团形成整体（如螯合体等）来去除金属离子[5]。生物吸附法因其处理效率高，原料药品易得，污染少，被广泛研究。常见的生物吸附材料有：细菌、丝状真菌、酵母、藻类、工农业生物废弃物、生物体提取的多糖物质、基因工程菌等[6]。其与重金属离子的作用机理主要是微生物的胞外吸附和胞内富集两方面作用。

（3）物理化学法

物理化学法包括了吸附法、离子交换法、电解法及膜分离法[2]。物理化学法处理操作简单，处理速度快、效率高，但一般安装和处理费用高使得其应用不够广泛。

①离子交换法

离子交换是通过交换剂所带的自由移动的离子于待处理污水中的离子进行离子交换而发生，以此将废水中的金属离子交换到交换剂上[5]。离子交换法吸附容量大、金属可以回收、处理效果好，但对颗粒物敏感、工艺复杂。同时，离子交换树脂等交换剂价格较贵也限制了它的广泛应用[2,6]。

②膜分离法

膜分离法包括扩散渗析、电渗析、反渗透和超滤法等方法[5]，主要通过外加电能、压力等手段形成膜两侧浓度差或电子的定向移动。膜分离法具有处理高效、环保无污染的优点，常应用于化工、冶金、海水淡化、环保等领域[2]。但膜分离法的膜容易堵塞，且价格较贵[6]。

③电解法

电解法将在阴极表面的金属离子还原成金属元素而实现，一般药品数量少、操作简便、处理简单，处理方法清洁受到了关注。但是，电解法通常需要较高的电流效率来达到深度清洁的效果，因此往往难以实现，且价格较贵[6]。电解法适用于处理含有较高金属离子含量的污水，具有处理效率高、容易回收等优点，在金属离子浓度较低的废水处理的过程中不适用[5]。

④吸附法

吸附法具有材料易得且廉价、装置简单和不需要额外化学物质的特点，受到了很大的关注，具有很好的研究前景。吸附法是指在一定条件下，溶液中的小分子物质通过某种作用吸附到固体表面的方法。根据吸附作用的方式不同，吸附法可以分为化学吸附、物理吸附两种[2]。目前，废水处理中应用的吸附剂包含工业应用和实验室研究有炭类吸附剂、腐殖酸类吸附剂、矿物吸附剂、高分子吸附剂、生物吸附剂、工业废物吸附剂等类型[5]。吸附法对部分金属不适用[6]。

化学吸附可类比化学反应[7]，通过吸附剂与吸附质发生化学反应将吸附质吸附到吸附剂中。在两者相互作用过程中，吸附质会发生电子转移或化学键的断裂与形成[2]。化学吸附作用较强，一般不易脱附，对温度要求较高，低温时吸附速率慢，高温时吸附速率快[7]。

物理吸附与化学吸附的不同在于使用范德华力而非化学反应，通过吸附剂与吸附质之间的范德华力进行吸附。由于范德华力的作用较弱，使得吸附质的分子结构一般没有变化，吸附质也容易脱落。物理吸附无选择性，吸附层一般为单层或多层，没有化学反应的发生[2,7]。

3吸附理论概述

（1）吸附与解吸[7,8,9,10]

固体表面原子所处的环境配位没有达到饱和，使其容易受到一个不平衡力的作用，当气、液分子接触到固体表面时，就会与固体表面的原子发生反应。一部分气液分子由于范德华力或化学键被表面吸住留在了固体表面，使得气、液分子在固体表面富集，浓度相较于气相、液相的浓度更高，此时就认为发生了吸附作用。吸附质是处于吸附态的物质（通常为固体物质），吸附物则指能被吸附的物质（往往是气、液分子），吸附剂指能对其他物质进行吸附的固体。