综述：废水重金属去除的可持续分离技术：物理化学方法及其进展的升级综述

这篇综述系统评述了废水重金属去除的物理化学方法（吸附、混凝-絮凝（CF）、化学沉淀、膜过滤（MF）、离子交换（IX）、电化学处理等），聚焦其效率、成本与可持续性。文章创新性分析了新兴技术（如纳米吸附剂（如氧化石墨烯对Pb2+ /Cd2+ 去除率>90%）、生物吸附剂、杂化工艺），强调未来需转向真实工业废水研究，并开发生物聚合物絮凝剂、功能化膜等绿色材料，以推动可持续水处理发展。

　　

Abstract

该研究全面评估了废水重金属去除的物理化学方法，涵盖传统技术（吸附、混凝-絮凝、化学沉淀、膜过滤、离子交换、电化学法）与新兴技术。传统方法虽高效可靠，但存在高成本、二次污染和选择性局限等问题。研究重点探讨了纳米吸附剂（如氧化石墨烯对Pb²⁺
/Cd²⁺
的>90%去除率）、生物吸附剂及电化学杂化工艺的突破性进展，提出未来需聚焦真实工业废水场景，开发可回收、高选择性的生物基材料（如功能化膜、生物絮凝剂），以契合全球可持续发展目标。

传统技术的优势与瓶颈

吸附（Activated Carbon, AC）和化学沉淀（Chemical Precipitation, CP）因操作简单、成本较低被广泛应用，但AC再生困难，CP易产生污泥。膜过滤（MF）和离子交换（IX）选择性高，但膜污染和树脂再生成本制约其规模化应用。电化学法（Electrochemical Treatment, ET）虽能高效去除As³⁺
和Hg²⁺
，但能耗高且电极材料昂贵。

新兴技术的革新潜力

纳米材料（如氧化石墨烯GO、碳纳米管CNTs）通过表面修饰可提升对Pb²⁺
/Cd²⁺
的吸附容量（GO达200?mg/g）。生物吸附剂（如壳聚糖、藻类）兼具低成本（<$0.5/kg）和生物降解性。杂化工艺（如电凝-吸附耦合）将Cu²⁺
去除率提升至99%，且能耗降低30%。

未来方向与挑战

研究呼吁从合成废水转向真实复杂基质（如电镀、采矿废水），并开发多孔生物炭（Bioporous Carbon, BPC）、磁性纳米粒子（Fe₃
O₄
@SiO₂
）等可循环材料。政策层面需推动跨学科合作，建立重金属回收价值链，实现环境效益与经济性的平衡。