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的快速發展，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，對生態環境造成了嚴重的破壞。Zn、Cu、Hg、Cr等大多數重金屬對水生生物以及人類具有毒害和致癌作用，當其被排放到水環境中時，由于不能被生物降解并傾向于在生物體內發生積聚，會對人類和接受水體的動植物群體構成嚴重威脅。其中Zn作為人體健康所必需的微量元素，在活體組織調節中起著重要作用;但當Zn過量時會導致血紅細胞功能惡化、腸胃炎等病癥。Cu則與生物體新陳代謝的質量密切相關，當人體過量富集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高效處理則成為了一個全球性難題。

由于Hg、Pb、Cu、Cd、Ni等重金屬具有不可降解的特點，只能通過改變其存在方式、轉化形態來達到去除的效果。目前常見的方法可分為物理法、化學法、生物法三類。

絮凝法作為處理重金屬廢水的一種重要方法，能高效去除重金屬，是較為簡單、快速、低成本的方法。區別于可以被氧化分解而去除的一般污染物質，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，高效去除溶解態的重金屬離子和附著在懸浮物或膠體顆粒表面的化合態重金屬。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。本文通過對應用于重金屬去除的絮凝劑進行綜述，比較剖析現有重金屬螯合捕集絮凝劑的優劣點，總結并展望未來的發展趨勢。

1 絮凝法去除重金屬機理

電鍍、冶金等大多數行業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，此類配位物又可細分為溶解性絡合物、氫氧化物沉淀以及螯合沉淀。

溶解性絡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，反應體系中穩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合形成小分子不溶物，同時非平衡狀態的電中和作用促使溶液中的脫穩顆粒相互結合。絮凝作用下，溶液中小分子通過吸附形成大分子，小顆粒通過架橋結合形成大顆粒，最后通過絮凝劑本身網捕卷掃作用加速沉降，達到去除非溶解態重金屬的效果。

絮凝劑針對重金屬離子的去除主要表現在吸附與螯合作用，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鍵，攜帶有-CSS-、-COO-等負電荷基團的絮凝劑可與重金屬離子按照一定的物質的量比形成螯合物來達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良的網捕卷掃性能，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。

2 絮凝劑種類

2.1無機高分子絮凝劑

無機高分子絮凝劑因具有高效、可降解、成本低等優點，在水處理領域得到了廣泛的應用。目前國內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粒或氫氧化態形式沉淀的重金屬，無機高分子絮凝劑利用其吸附電中和作用達到去除重金屬、凈化水體的效果。研究發現，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，從而發揮架橋、網捕卷掃作用。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的Sb，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Sb含量滿足《生活飲用水衛生標準》(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域的發展，但因其具有協同增效的特點，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一步去除重金屬螯合物。結果表明，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+形成的螯合物進行強化混凝，結果表明，PAC能在提高沉降速度的同時增強沉淀穩定性，對Zn2+的捕集率可達97.3%。成應向等使用改性聚硅硫酸鐵(PFSS)復配DMDAAC去除廢水中As、Cd，結果表明，在pH=8.0、溫度為60 ℃、改性PFSS投加量為12.5 mL/L時，復配體系對As、Cd的去除率分別達到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，具有生產工藝成熟、處理成本低等優勢，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合物，但由于電排斥力的存在，小分子絡合物無法有效地聯結反應體系中附著于懸浮物或膠體顆粒表面的化合物態重金屬進行沉淀。而隨著無機高分子絮凝劑的投加，反應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增多，溶液中的微型絮凝產物易積聚生成團塊狀絮體，從而達到快速沉降去除重金屬的效果。

編輯：王媛媛