重金属离子废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。

重金属绝大部分是人类活动排放的。随着采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业的发展，以及民用固体废弃物不合理填埋和堆放，重金属污染物事故性排放以及大量农药化肥的施用，导致各种重金属进入水体造成污染。

一、废水中常见重金属离子及污染危害

废水中常见的重金属离子主要有：铜、铅、锌、铁、钴、砷、汞、铬、镍、锰、镉、汞、钨、钼等。

重金属污染物难以治理是因为它们在水体中具有相当高的稳定性和难以降解性。重金属在水体中积累到一定限度，就会对水体、水生植物、水生动物系统产生严重危害，并可能通过食物链直接或间接地影响到人类的自身健康。

重金属进入水体后对水生动物的生长发育、生理代谢等过程产生一系列的影响。例如，海水重金属离子含量超过一定浓度会引起文昌鱼中毒，使其身体渐呈弯曲状而死亡；水体中的重金属一旦被藻类过量吸收，将引起藻类生长、代谢与生理功能紊乱，抑制光合作用，减少细胞色素，导致细胞畸变，组织坏死，甚至使藻类中毒死亡，改变藻类的种类组成，从而从食物链底端对水生生态系统造成危害。

二、重金属废水特点

1.毒性强且具累积性

重金属离子（如汞、镉、铅、铬）即使在微量下也具有高毒性，易通过食物链富集，导致慢性中毒（如痛痛病、水俣病），威胁生态和人类健康。

2.持久性与难降解性

重金属无法被自然降解，长期滞留于环境（如土壤、水体），可能持续数十年，修复困难，与有机污染物形成鲜明对比。

3.形态多变

重金属离子在水中的形态可能随环境条件（如pH值、氧化还原条件等）的变化而转化。不同形态的重金属离子其活性和毒性也可能不同。

4.水质水量波动大

行业差异（电镀、采矿、化工）导致废水成分各异（如铬、铅、锌）；同一工厂不同工序排放差异大，需灵活调整处理工艺。

5.处理技术复杂

处理的方法多样，主要源于重金属种类多样，废水成分复杂，处理标准严格以及及时应用中的多重挑战。

6.严格法规与高标准要求

各国设定严格排放限值（尤其汞、镉），推动企业采用先进技术（如零排放工艺），监测成本高，违规处罚严厉。

三、重金属废水处理技术

1.生物法

生物法指的是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除重金属的方法。

类型：微生物吸附（如硫酸盐还原菌）、植物修复（浮萍、水葫芦）。

优点：环境友好、成本低。

缺点：处理周期长（数天至数周）；对毒性耐受性差，易受水质波动影响。

2.物理法

物理法指的是在不改变重金属离子化学形态的条件下，通过吸附、浓缩而分离的方法。

此法主要有：吸附法、溶剂萃取法、蒸发和凝固法、离子交换法和膜分离法等。

（1）吸附法

材料：活性炭、生物炭、沸石、MOFs（金属有机框架）、纳米材料（如石墨烯）。 

优点：适合低浓度废水，部分材料可回收重金属。

缺点：吸附剂成本高（如MOFs）、再生困难；竞争离子（如Ca2+、Na+）影响选择性吸附。

（2）膜分离法

类型：反渗透（RO）、纳滤（NF）、电渗析（ED）。 

优点：高效、可回收水资源。

缺点：膜污染严重，维护成本高；高盐废水易导致膜结垢；能耗较高。

（3）离子交换法 

材料：树脂、天然沸石、合成沸石。

优点：选择性高，适合贵金属回收（如电镀废水中的铜、镍）。

缺点：树脂易受有机物污染，寿命短；再生需强酸/碱，产生废液。