¿Cuáles son los métodos para la separación y enriquecimiento de compuestos metálicos en agua?
En general, se adoptan los siguientes dos enfoques básicos para remediar la contaminación por metales pesados en el agua. Uno es reducir la capacidad de migración y la biodisponibilidad de los metales pesados en los cuerpos de agua. Cuerpos de agua contaminados.
2.1 Métodos físicos y químicos
2.1.1 Método de dilución
El método de dilución consiste en mezclar agua contaminada por metales pesados con agua no contaminada, reduciendo así los metales pesados. concentración de contaminación y reducir el grado de contaminación por metales pesados. Este método es adecuado para el tratamiento de cuerpos de agua que están ligeramente contaminados por metales pesados. Este método no puede reducir la cantidad total de contaminantes de metales pesados vertidos al medio ambiente y, debido a que los metales pesados tienen un efecto acumulativo, cuando la concentración de contaminantes de metales pesados aumenta. En estos cuerpos de agua llega hasta cierto punto, los organismos que viven en ellos se verán afectados por los metales pesados, provocando enfermedades y la muerte, por lo que este método de tratamiento se está negando paulatinamente.
2.1.2 Método de coagulación y precipitación
Muchos metales pesados existen principalmente como cationes en soluciones acuosas. La adición de sustancias alcalinas aumentará el valor del pH del agua, lo que puede provocar la formación de. La mayoría de los metales pesados precipitan hidróxido. Además, muchos otros aniones también pueden precipitar los correspondientes iones de metales pesados. Por lo tanto, agregar cal, NaOH, Na2S y otras sustancias a cuerpos de agua contaminados con metales pesados puede precipitar y eliminar muchos metales pesados, reduciendo el daño de los metales pesados a los cuerpos de agua. Este es un método comúnmente utilizado en el país para hacer frente a la contaminación por metales pesados. Por ejemplo, Huang Ming et al. [5] utilizaron métodos de clasificación química para tratar aguas residuales de galvanoplastia y aguas residuales que contienen cromo, cobre y níquel, y lograron buenos resultados.
2.1.3 Método de reducción iónica y método de intercambio
El método de reducción iónica utiliza algunos agentes reductores fácilmente disponibles para reducir los metales pesados en el cuerpo de agua para formar metales libres de contaminación o ligeramente contaminados. . compuestos, reduciendo así la movilidad y la biodisponibilidad de los metales pesados en los cuerpos de agua para reducir la contaminación de los cuerpos de agua por metales pesados. Por ejemplo, las aguas residuales de galvanoplastia a menudo contienen iones de cromo hexavalente (Cr6+), que existen en forma de iones cromato (Cr2O72-). Son difíciles de precipitar en condiciones alcalinas y son altamente tóxicos, mientras que el cromo trivalente es mucho menos tóxico que el cromo hexavalente. , pero el cromo hexavalente se reduce fácilmente a cromo trivalente en condiciones ácidas. Por lo tanto, el sulfato ferroso y el trióxido de azufre se utilizan a menudo para reducir el cromo hexavalente a cromo trivalente.
El método de intercambio iónico utiliza intercambiadores de iones de metales pesados para intercambiar sustancias de metales pesados con cuerpos de agua contaminados para intercambiar metales pesados fuera de los cuerpos de agua para lograr el propósito del tratamiento. Después del tratamiento de intercambio iónico, los iones de metales pesados en las aguas residuales se transfieren a la resina de intercambio iónico y, después de la regeneración, se transfieren de la resina de intercambio iónico al líquido residual de regeneración. Este tipo de método es menos costoso y el operador no está expuesto directamente a contaminantes de metales pesados, pero su alcance de aplicación es limitado y es fácil causar contaminación secundaria.
2.1.4 Tecnología de remediación electrodinámica
El método de remediación electrodinámica es una tecnología de remediación desarrollada a finales de los años 1990 para la contaminación por metales pesados en el agua. Su principio básico es tratar ambos cuerpos de agua contaminados. por metales pesados Se aplica un campo eléctrico de CC al extremo y la fuerza de migración del campo eléctrico se utiliza para migrar los metales pesados fuera del cuerpo de agua. Ridha et al. [6] propusieron una tecnología para eliminar cobre, cromo y níquel de aguas residuales industriales mediante electrodeposición sobre un electrodo de fieltro de carbono. Además, la electroflotación se puede utilizar para purificar aguas residuales industriales que contienen metales pesados como cobre, níquel, cromo y zinc. Además, en los últimos años, algunas personas han aplicado la tecnología de separación por membrana de electrodiálisis a la práctica del tratamiento de metales pesados en aguas residuales [7].
2.2 Método de biorremediación
Actualmente existen muchos estudios en el país y en el extranjero que utilizan la biorremediación para remediar la contaminación por metales pesados en el agua. Según los diferentes objetos biológicos utilizados, se pueden dividir en. siguientes tres tipos.
2.2.1 Método de fitorremediación
Fitorremediación se refiere al término general para designar a la tecnología que utiliza plantas específicas para implementar el control de la contaminación ambiental, mediante el enriquecimiento especial de elementos metálicos pesados o sustancias orgánicas mediante Plantas y capacidad de degradación para eliminar contaminantes en el medio ambiente, o eliminar la toxicidad de los contaminantes, para lograr el propósito de control de la contaminación y restauración ecológica.
Desde que el científico estadounidense Chaney [8] propuso por primera vez la idea de utilizar plantas para eliminar la contaminación por metales pesados en 1983, muchos países han llevado a cabo investigaciones y aplicaciones de tecnología de fitorremediación y han logrado grandes avances. Una cuestión clave que restringe el desarrollo de la tecnología de fitorremediación es seleccionar especies de plantas que puedan tolerar la contaminación por metales pesados y acumular metales pesados en grandes cantidades. Hasta ahora, muchos académicos nacionales y extranjeros han llevado a cabo investigaciones sobre el uso de plantas para remediar cuerpos de agua contaminados con metales pesados y han obtenido muchos resultados valiosos. Las plantas más comunes utilizadas incluyen el girasol, la avena, la cebada, los guisantes, el tabaco y el tabaco. Mostaza india, lechuga, etc. Salt et al. [9] señalaron que el girasol indio puede acumular diferentes metales pesados en las aguas residuales. Chen Jun et al. [10] señalaron que la hierba de Lishi es adecuada para crecer en un ambiente húmedo y puede tener un fuerte efecto de enriquecimiento sobre una variedad de metales pesados. Ha mostrado una amplia aplicación en la remediación de agua contaminada por metales pesados. como perspectivas de aplicación de Cr, Cu y Ni. Eichhornia crassipes y berros pueden eliminar eficazmente metales pesados como Cd, Cr y Cu en las aguas residuales [11].
2.2.2 Método de remediación animal
Aplicar algunos peces preferidos y otras especies de animales acuáticos para absorber y enriquecer metales pesados en el cuerpo de agua, y luego expulsarlos del cuerpo de agua para lograr el propósito de remediar la contaminación por metales pesados en el agua.
Los mariscos, crustáceos, anélidos, etc. entre los animales bentónicos del cuerpo de agua también tienen un cierto efecto de enriquecimiento sobre los metales pesados. Por ejemplo, las almejas spinnaker y las almejas de río tienen capacidades obvias de purificación natural de metales pesados (Pb2+, Cu2+, Cr2+, etc.). Sin embargo, este método tiene un ciclo de tratamiento largo y un alto costo. Por lo tanto, en la actualidad, los animales acuáticos se utilizan principalmente como organismos indicadores de la contaminación ambiental por metales pesados, y no muchos se utilizan para el control de la contaminación. Niu Mingfen [12] descubrió que las lombrices de tierra enriquecían significativamente el cadmio en los sedimentos de los ríos. Las lombrices de tierra también pueden afectar los tipos, cantidades y actividades de los microorganismos del suelo [13]. También existen interacciones complejas entre los microorganismos y los metales pesados, que afectan los tipos y la eficacia de los metales pesados. Por lo tanto, pueden cambiar la absorción de metales pesados. plantas y traslado. Lasat cree que estudiar las interacciones entre los animales, los microorganismos y las plantas del suelo es de gran importancia para un mayor desarrollo de la tecnología de fitorremediación [14].
2.2.3 Método de remediación microbiana
El mecanismo de biorremediación de aguas contaminadas con metales pesados incluye principalmente la fijación y transformación de metales pesados por microorganismos. El primero implica que los microorganismos adsorban iones de metales pesados en la superficie de las células cargadas, o absorban activamente iones de metales pesados al absorber los nutrientes necesarios, y el enriquecimiento de metales pesados en la superficie o el interior de las células implica cambiar la forma de los metales pesados o reducirlos; metales pesados a través de las actividades vitales de los microorganismos, reduciendo así la contaminación por metales pesados, como Cr6+ que se convierte en Cr3+ y reduciendo la toxicidad, As, Hg, Se, etc., que se reducen a estados elementales y se volatilizan, las secreciones microbianas producen efectos de pasivación. metales pesados, etc. [7]. Los estudios han demostrado que las bacterias del cianuro y las pelusas de algas pueden eliminar eficazmente los metales pesados de las aguas residuales.
Las bacterias reductoras de sulfato producen H2S y reducen los iones de metales pesados a sulfuros extremadamente poco solubles en agua, como ZnS, CdS y CuS, que se precipitan para lograr el propósito de controlar la contaminación por metales pesados.