2.2物理化学技术

2.2.1溶剂萃取法

    溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于分离过程中液－液处于接触状态，可实现连续操作，分离效果和效率较高。使用这种方法时，萃取剂的选择性是首先必须考虑的因素。废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在，如果在酸性条件下与萃取剂发生配位反应，则重金属离子将从水相(W)被萃取到有机相(O)。然后必须在碱性条件下将重金属离子反萃取到水相，使溶剂再生并循环使用。因此在用萃取法处理废水中的重金属离子时，水相酸度的选择是一个关键因素。萃取法有很多优点，但溶剂在萃取过程中流失严重，溶剂再生过程中的能源消耗较大。

2.1.2吸附法

    吸附法是应用多孔吸附材料吸附处理废水中重金属的一种方法。例如活性碳有很强吸附能力，对各种重金属离子的吸附容量较大，在废水处理过程中得到了一定应用。活性炭表面上存在大量的含氧基团，如烃基-OH、甲氧基-OCH3(在制造时引入)等，因此，活性炭不单纯是游离碳，而是含碳量多、分子量大的有机物分子凝聚体，基本上属于苯的各种衍生物。活性炭是一种非极性吸附剂，具有巨大的比表面积和特别发达的微孔。通常活性炭的比表面积高达500~1700m2/g，这是活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。另外它具有良好化学稳定性，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。活性炭的吸附以物理吸附为主，但由于表面氧化物的存在，也进行一些化学选择性吸附。用活性炭吸附废水中的重金属的机理与活性炭富集分离贵金属的机理相似，吸附操作可以采取静态法和动态法两种。吸附重金属后的活性炭一般采取炭化法处理，得到富含待回收重金属的烧结灰后再进一步处理。但用活性炭治理重金属废水的成本较高，使其在废水治理上受到了一定的限制。近年来人们逐渐开发出了许多具有较强吸附能力的吸附材料，如凹凸棒、浮石、麦饭石、蛇纹石、大洋多结核矿、硅藻土等，部分吸附材料已经在重金属废水治理中得到了一定应用。例如大洋多结核是以Mn、Fe为主要成分，含微量Co、Cu、Zn、Pb等成分的复杂矿物集合体，比表面积大，是呈多孔结构的晶体，对废水中的重金属离子有很好的吸附作用，不仅吸附量大、速度快、效率高 (最高去除率可达99%以上)，而且操作简单，可以循环利用。

2.1.3离子树脂交换法

    贵金属回收利用过程产生的废水中，重金属离子的形态比较复杂，可以是简单阳离子，也可以是配位阴离子或配位阳离子。因此，用具有阴阳离子交换能力的树脂组成离子交换系统，将含重金属的废水依次通过树脂柱，从而使重金属富集于树脂柱上的方法是处理重金属废水的科学有效的方法。离子交换树脂在处理重金属废水时的作用主要有以下几个方面：

(1)转换离子种类

    在废水中，若某种离子属于有害离子应予除去时，可利用离子交换树脂将这种离子转换成另一种离子。例如，软化水时除去天然水中含有的钙、镁、锰、铁等离子，处理含重金属离子废水中的铬、铜、镍、锰等，以及回收废水中的贵重金属黄金等。

(2)分离提纯

当含有多种离子性物质的废水流过树脂层时，可将离子进行有选择性的分离。对电性相反离子的分离，可采用任何离子交换树脂来完成。例如经过阳离子交换树脂后，废水中的阳离子被交换出来，则阴离子留在溶液中；反之，若废水经过阴离子交换树脂后，阴离子被交换出来，则阳离子留在溶液中。对电性相同离子的分离，利用树脂对不同离子有不同交换亲和力的现象，在树脂层中不断发生置换取代作用，交换亲和力较高的离子将交换亲和力较低的离子逐渐排斥到树脂层底部，最后完全被排出树脂层，使离子性物质获得分离提纯。对电性相同但离子半径相差很大的离子的分离，例如分离大的有机离子和小的无机离子，可采用孔隙小的离子交换树脂吸附无机离子而加以分离。两种离子相应酸的强度不同时，可选用一种树脂，其碱度足以中和一种酸，也可使两者分离。

(3)浓缩离子性物质

    工业废水一般具有浓度低、水量大的特点，但排放标准要求的浓度更低。利用离子交换树脂，可将溶液中一些低浓度微量物质进行富集浓缩，再将其洗脱下来。

(4)废水脱盐和酸、碱废水处理

    同时使用阴、阳离子交换树脂，将废水中的阳离子全部转换成H+，阴离子全部转换成OH-，两者再结合生成水分子而达到脱盐目的。经过脱盐后的废水接近去离子水，可以循环使用。可以把离子交换树脂看作是一种不溶于水的酸、碱、盐，因而可用来去除一些酸、碱性物质。近年来出现了一些理化性能优良、交换容量高的弱酸弱碱树脂，用来处理某些酸、碱废水，显示出其良好的应用潜力。将酸、碱废液反复轮流通过一个弱酸性离子交换树脂柱，就可保证出水的pH值保持在可排放的范围。