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通常以为比重大于5g×mL-1的元素能够称为重金属，重金属是自然界自然组成局部。人类活动中的矿山废水、冶炼厂排出液、电镀液、铸造排出液以及其它金属加工过程也不可防止会含有重金属离子，这些重金属离子包括铜离子(Cu2+)、锌离子(Zn2+)、铬离子(Cr2+)、镍离子(Ni2+)、镉离子(Cd2+)等，现代工业的疾速开展大大增加了这些重金属的排放量。
重金属可在有机体里富集，且较难降解，容易引发疾病，对人类安康带来危害，以至可能危及整个生态系统。此外，重金属很难完整脱除，对环境会形成污染。因而，脱除废水中的重金属离子具有生态维护、环境维护双重意义。
常规脱除重金属离子的办法有化学沉淀、电化学、吸附、离子交换、膜分离等，除此之外，还有一些近些年新提出的办法用于重金属离子脱除，例如，水合物法脱除废水中的重金属离子。
本文分别引见了常规脱除重金属离子办法以及新型脱除重金属离子办法近些年研讨发展，同时对将来废水中重金属离子脱除研讨实行评述。
1、常规脱除重金属离子的办法
1.1 化学沉淀法
化学沉淀法是经过加与化学质实行化学絮凝，然后将沉淀实行别离，从而完成重金属离子脱除的办法。化学沉淀主要是构成难溶物质，如氢氧化物、碳酸盐沉淀、硫化物沉淀、铁酸盐沉淀等。以构成铁酸盐沉淀脱除重金属为例，此种也称“铁氧体法”，通常状况下此种办法用于工业废水处理中重金属离子实验温度在65℃以上。出于节能思索，需将处置温度降至常温或室温。添加晶种、降低二价铁离子氧化速率，延长老化时间与提升pH值等均用于尝试室温铁氧体法。例如Klas等经过研讨了室温下经过铁氧体法脱除Zn2+、Co2+、Ni2+等重金属离子。除了脱除单一重金属离子，在多种重金属离子存在下，化学沉淀法也能够实行一定的尝试，如Fang等经过参加硫化锌分步将汞离子、铜离子、铅离子、镉离子等构成相应的硫化物实行沉淀脱除重金属离子。化学沉淀法关于重金属离子浓度较高的状况具有很好的处置效果，但是重金属离子浓度很低的状况下，处置效果不佳。
1.2 电化学法
电化学办法是应用电极使金属离子迁移，发作氧化复原反响析出到达脱除重金属离子的目的。由于整个过程需求应用电能，关于重金属离子含量较少而言，将其脱除需求要能耗相对较大，因而，电化学办法对重金属离子浓度较高的废水较为适用。针对电化学办法，研讨较多的为土壤的修复过程。但电化学修复土壤的办法可尝试用于废水中的处置，如Fu等用电化学办法脱除重金属镉，他们发现，相关于去离子水，参加柠檬酸对镉金属与镉离子有更高的脱除效率，可尝试在废水中参加柠檬酸，然后用电化学办法对重金属离子脱除效率实行研讨，看能否会提升镉离子或其它重金属离子的脱除效率。此外，电化学办法处置重金属离子或回收重金属通常都会采用平板电极，通常平板电极不可防止存在浓差极化现象，因而，能够引入旋流电堆积技术减少或处理电化学法处置废水中重金属离子中呈现的浓差极化现象。图1展现了平板电堆积与旋流电堆积过程表示图。
由图1所示，关于传统的电堆积过程，阳极和阴极放置在静滞的(或迟缓活动的)电解质溶液中，如图3(a)所示。在电场作用下阴离子向阳极迁移，而阳离子向阴离子阴极迁移。最终阳离子在阴极沉淀下来，从而到达脱除重金属离子的目的。旋流电堆积技术由于电解质溶液不断处于旋转活动状态(如图3(b))，由于浓差极化过程削弱，因而，得到的重金属质量相对较高，同时也处理了废水中重金属污染的问题。旋流电堆积技术已应用于废渣中金属的回收等，旋流电堆积技术更细致的引见可参见Liu等发表的文章。电化学办法能很好的处置重金属离子，但是需求耗费大量电能，在重金属离子浓度较低时，不适合运用电化学办法。
1.3 吸附法
吸附的办法通常以为经过吸附剂的吸附作用、静电作用等，将重金属离子吸附以到达废水中脱除重金属离子中的目的。关于吸附法除去重金属离子的研讨近些年也是比拟注重，基于效率，经济，设计与操作灵敏性等要素，吸附办法脱除重金属被以为是在常规办法里应用最普遍的技术。吸附资料如活性炭，碳钠米管与石墨烯，壳聚糖，沸石，生物吸附剂等均可用于脱除重金属的研讨。在活性炭的研讨中，目前倾向于生物炭的研讨。例如Xu等比照了生物炭与活性炭吸附重金属汞的特性，发现生物炭在汞的吸附上较活性炭好。新型资料用于重金属离子的脱除也是研讨热点，金属有机骨架资料(MOFs)就是其中之一。金属有机骨架资料外表积、孔隙率和通常多孔资料相比有很大的提升，而且其品种多样，是研讨较广、应用前景宽广的多孔资料之一。Kobielska等在综述文章中引见了MOFs资料脱除重金属离子的停顿，表1选取了局部对重金属离子脱除效果较好的MOFs资料，其相应参数与研讨结果也列于表1。
分离表1，资料吸附处置重金属离子不只与实验温度、pH、时间等有关，还可能与被吸附的重金属离子组成物质的阴离子有关。关于其它MOF资料用于重金属离子脱除可参见Kobielsk等发的文章。此外，新型MOFs资料也值得关注，如Shen等制备出新型有序MOFs资料，此类资料及相应的改性资料也能够尝试用于废水中重金属离子脱除研讨。固然吸附法脱除重金属离子是目前研讨最普遍的办法，同时具有吸附量较大的优势，但其选择性以及吸附后期吸附效率有待增强。资料吸附废水中重金属离子的打破点是需求寻觅到适宜的吸附资料，也可依据一定请求将资料功用化，提升吸附资料的后期吸附效率以及吸附选择性。
1.4 离子交换法
离子交换是经过参加离子交换物质，应用重金属离子与参加物质的离子实行交流到达脱除重金属的目的。离子交换法在脱除废水中的铬、铜、镍、铅、锰、汞等均有应用。Xiao等经过离子交换法除去重金属镉离子。在美国环境维护局关于Cr6+的排放规范为0.05mg×L-1。经过离子交换处置Cr6+大多运用带一定官能团的树脂，主要的官能团为含季铵盐构造的官能团。除了交流树脂之外，离子交换膜也常被应用于重金属离子脱除，如谢昀映等应用离子交换膜从不锈钢酸洗废水中去除镍铬。离子交换膜脱除重金属离子是离子交换研讨的重要方向之一。
1.5 膜分离法
膜分离技术是应用膜的选择性将重金属离子脱除的技术。应用膜办法脱除重金属离子也是近些年应用较多的办法之一，例如一些聚合物膜，Zhang等研讨了聚酰胺-胺树枝大分子中空纤维膜脱除Cu2+，Pb2+，和Cd2+。关于功用聚合膜脱除重金属的研讨可参考Hayashita的文章。目前，最常用的脱除重金属离子的膜为反浸透膜与纳米过滤膜，因反浸透过程需求一定的压力，增加了相应的能耗。此外，膜污染也是一个需求处理的问题。纳米过滤膜惹起了普遍的兴味。Thong等研讨了新型的纳米过滤膜，同时也总结了局部关于纳米过滤膜脱除重金属离子的研讨。纳米过滤膜也成为脱除重金属研讨的热点方向之一。
2、非常用脱除重金属离子的办法
2.1 水合物法
如应用水合物法脱除废水中的重金属离子就是近几年提出的新办法。水合物是客体分子与主体水分子在低温高压下构成的固体笼型物质。客体分子包括甲烷、乙烷、二氧化碳等气体分子，也包括四氢呋喃、环戊烷等液体分子。水合物近些年特别是2017年倍受关注的缘由在于自然气水合物(俗称可燃冰)能够作为一种型潜在的新能源。自然气水合物(可燃冰)存在于永世冻土带或海底，其储量是一切常规化石能源总量的两倍。2017年，中国在南海实行了连续试开采实验，累计产气超越30万立方米，发明了产气时长和总量的世界纪录。2017年11月自然气水合物被国务院正式批准为我国第173个矿种。关于自然气水合物用为能源的研讨主要集中水合物在堆积层物中的生成与合成、水合物在堆积层中的相关物理特性、水合物开采等。
水合物除可作为能源以外，以其特性衍生出的相关技术近些年也备受关注。如水合物法别离气体混合物，水合物法海水淡化，水合物法蓄冷，水合物法储气等。水合物法脱除重金属离子也是近些年提出的水合物的相关衍生技术。其原理是应用水合物的构成或合成过程将重金属离子富集于液相，而到达脱除重金属离子的目的，如图2所示。
图2最左边为含重金属离子的溶液在水合反响釜中，经过调控温度与压力反响釜中构成水合物，如图2中图所示，由于水合物构成过程中对重金属离子的排挤作用，将重金属离子富集于未构成水合物的液相。水合物构成后对盐离子的排挤作用通常称作“排盐效应”。翻开阀4将富集重金属离子的溶液排出，将水合物留于反响釜中，如图2右图所示。经过升温或降压将水合物合成，翻开阀5将脱除重金属的水排出。经过水合物的构成与合成过程完成了废水中重金属离子的脱除。
经过水合物脱除废水中的重金属离子具有本身的优势，只需温度、压力、水合物构成体系选择适宜，水合过程的流体能够循环运用。
2.2 冷冻法
冷冻法有不同的办法，其中一种办法的过程与水合物法脱除重金属离子的原理相似。冷冻法应用水结冰过程中的“排盐效应”将含重金属离子的溶液富集于液相，排出富集溶液后将构成的冰消融得到相对较纯洁的水，完成重金属离子脱除的目的。另一种就是经过降温将局部重金属离子溶液与水构成共晶同时析出。张岩等就经过此种办法研讨了黄河水体中重金属元素的去除。
冷冻法与水合物法相似，均需求外界提供相应的冷能。若在较为冰冷的中央应用可节约冷能的供应。此外，在有液化自然气的场所，液化自然气的再气化，也能够为冷冻法提供大量的冷能。同时也为液化自然气找到适宜的应用方向，防止了液化自然气再气化过程中冷能的糜费。
3、总结
重金属离子脱除在环境维护、生态维护方面都具有重要的意义。因而，需求更进一步实行研讨处理此问题，针对现有的办法提出以下几点倡议。
(1)因吸附法为应用最为普遍的脱除重金属离子的办法，新型低价的、高选择性的、后期吸附效率高的资料可作为后续重点研讨方向。
(2)针对单一的办法脱除重金属离子均不可防止有其缺陷，倡议两种或两种以上办法实行分离或耦合运用提升重金属离子脱除效率，如经过结冰与水合过程相耦合，一方面可整个过程的温度条件，节约冷量，另一方面，可减少水合剂用量，节约试剂用量。
(3)有些脱除重金属离子过程会产生其它污染，因而，在重金属离子脱除过程中尽量减少污染也需求实行相应的研讨。
(4)脱除重金属离子过程大多只是脱除，未思索重金属离子富集后如何处置，倡议后续研讨将重金属富集后实行系统研讨，从基本上处理重金属离子污染问题
