馮穎等將纖維素改性制得的CMC用于處理模擬含Cu廢水，結(jié)果表明CMC對(duì)Cu2+的去除率可達(dá)96%，通過對(duì)絮凝產(chǎn)物的分析，與Cu2+反應(yīng)生成螯合沉淀的主要配體是-COO-。Abdelwahab等利用過氧化苯甲酰作為引發(fā)劑，使用丙烯酸/丙烯酰胺混合物接枝表面改性醋酸纖維素。在去除Pb2+的試驗(yàn)中，經(jīng)羥基、羧基以及酰胺基修飾的改性產(chǎn)物具有離子交換和對(duì)重金屬離子螯合吸附的雙重作用，相較于改性前，Pb2+去除率提高了36.8%。

王小芬等利用琥珀酸酐通過固相合成法對(duì)濾紙纖維改性制得MPCSA，并應(yīng)用于去除Cu2+的研究，結(jié)果表明，MPCSA受Cu2+初始濃度的影響較小，在Cu2+初始濃度為1 000 mg/L時(shí)，Cu2+去除率可達(dá)94%，但較低的羥基改性接枝率限制了濾紙纖維吸附容量的提升。馬駿濤等采用西末雄法制得含S量約為1.56%的巰基纖維素SC，并將改性產(chǎn)物用于對(duì)重金屬離子的吸附，結(jié)果表明，SC對(duì)Cu2+、Zn2+具有較好的螯合性能，但最適的反應(yīng)酸度范圍相對(duì)較窄。Maatar等通過自由基聚合制備了改性NFC-MAA-MA氣凝膠，并驗(yàn)證得出NFC-MAA-MA對(duì)二價(jià)金屬離子具有顯著的螯合配位功能，能夠形成穩(wěn)定的雙齒螯合物，其中起主要作用的是離子化的羧酸和金屬離子配位，且對(duì)于不同的金屬，氣凝膠表現(xiàn)出極強(qiáng)的離子選擇性：Pb2+>Cd2+>Ni2+≈Zn2+。Hajeeth等通過將纖維素與丙烯腈單體接枝合成了具有良好螯合能力的重金屬絮凝劑，并將改性產(chǎn)物用于Cr6+的螯合試驗(yàn)。平衡時(shí)間為300 min時(shí)，Cr6+的去除率為86%，是一種經(jīng)濟(jì)型重金屬絮凝劑。

相較于殼聚糖或淀粉改性產(chǎn)物，改性纖維素類高分子絮凝劑對(duì)重金屬離子的去除率明顯降低，這是由于纖維素具有極高的分子聚合度，盡管改性產(chǎn)物具有較好的穩(wěn)定性，但在一定程度上增大了活性基團(tuán)的取代難度。然而作為儲(chǔ)量豐富的天然多糖類物質(zhì)，改性纖維素具有良好的再生和可降解性，使得其在重金屬去除領(lǐng)域依然得到廣泛的關(guān)注。

2.4微生物絮凝劑

微生物絮凝劑是由微生物自身或其代謝產(chǎn)物形成的具有高絮凝活性的天然高分子物質(zhì)，其化學(xué)組成多數(shù)情況下為多糖，故常具有較好的熱穩(wěn)定性;少數(shù)由蛋白質(zhì)、纖維素、核糖等高分子物質(zhì)構(gòu)成。目前已發(fā)現(xiàn)的可產(chǎn)生絮凝劑的微生物種類較多，涉及細(xì)菌、放線菌、真菌類微生物。微生物絮凝劑分子表面分布著可與重金屬離子起配位作用的羧基、羥基、酰胺基等官能團(tuán)，極大增強(qiáng)了絮凝劑與重金屬離子的螯合吸附作用，增加了絮凝活性位點(diǎn)。

姜彬慧等利用菌株A9制得絮凝劑MBFA9，并對(duì)其去除重金屬的機(jī)理進(jìn)行了分析，研究結(jié)果表明，MBFA9表面的酰胺基等基團(tuán)能與金屬離子形成穩(wěn)定的配位鍵，從而達(dá)到高效捕集重金屬的作用，該絮凝劑對(duì)Pb2+的去除率高達(dá)92.73%。史偉等對(duì)微生物合成的聚合陰離子體γ-PGA改性制得微生物絮凝劑C-L-γ-PGA，研究表明改性條件對(duì)絮凝劑去除重金屬的能力影響較大。在30 ℃、pH=7.0、交聯(lián)度為50%時(shí)，C-L-γ-PGA對(duì)Pb2+的去除率可達(dá)99.65%。魏淑梅等從土壤中分離得到一株具有高絮凝劑產(chǎn)量的多粘類芽孢桿菌Paenibacillus polymyxa GA1，通過發(fā)酵制得微生物絮凝劑MBFGA1，研究發(fā)現(xiàn)在pH=9.5、反應(yīng)時(shí)間在16 min左右、MBFGA1投加量為27.74 mg/L時(shí)，對(duì)Cd2+的去除率可達(dá)99.5%。而Amini等研究發(fā)現(xiàn)MBFGA1屬陰離子型絮凝劑，在堿性條件下，陰性基團(tuán)密度增大導(dǎo)致分子間斥力增強(qiáng)，高生物量聚集導(dǎo)致活性位點(diǎn)作用減弱，不利于重金屬離子的去除。

一定含量的金屬離子有助于提高微生物絮凝劑的絮凝活性，強(qiáng)化對(duì)重金屬的去除效果。張新建等通過研究絮凝劑產(chǎn)生菌F78的絮凝活性，發(fā)現(xiàn)Ca2+、Mn2+等金屬離子可以降低負(fù)電荷對(duì)絮凝反應(yīng)的干擾，從而加快反應(yīng)體系的進(jìn)程。同時(shí)，金屬陽離子的存在可以在一定程度上增加絮凝劑分子表面的絮凝活性位點(diǎn)，達(dá)到助凝的效果。謝玉清等針對(duì)菌株P(guān)aenibacillus sp. Y24-1制得的絮凝劑MBFs，在溫度為20~100 ℃、pH值為4~6的條件下，測(cè)試了金屬陽離子對(duì)絮凝劑去除重金屬的助凝效果。結(jié)果表明，在Mg2+的助凝下，MBFs對(duì)Pb2+、Hg2+的去除率可達(dá)90.56%、78.74%。顧美英等利用菌株Erwinia sp. W36-1制得多糖類微生物絮凝劑，結(jié)果表明在Ca2+助凝的環(huán)境中，在40 ℃、pH=4時(shí)，微生物絮凝劑對(duì)Cu2+(100 mg/L)的去除率可高達(dá)100%。

微生物絮凝劑對(duì)重金屬離子具有較好的螯合捕集能力，同時(shí)其特定的大分子結(jié)構(gòu)賦予了它良好的分散性，便于其充分發(fā)揮電中和、卷掃網(wǎng)捕作用。對(duì)重金屬?gòu)U水優(yōu)異的處理效果使得微生物絮凝劑的需求量不斷擴(kuò)大，而受到菌種培育、制劑提純以及成品保存難度的限制，微生物絮凝制劑目前難以得到大范圍的推廣應(yīng)用。

3 結(jié)論與展望

作為傳統(tǒng)螯合劑的替代物，絮凝劑在重金屬?gòu)U水處理中的潛在應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)得到了研究和驗(yàn)證。能夠去除重金屬的絮凝劑包含各種無機(jī)、有機(jī)、天然改性以及微生物絮凝劑，它們均表現(xiàn)出顯著的重金屬去除效果，其中一些研究甚至取得了超過90%的重金屬去除率。針對(duì)重金屬在溶液中的不同存在形式，合理選用絮凝劑是取得高去除率的前提條件。一般絮凝劑均具有良好的吸附沉降、卷掃絮凝性能，無機(jī)高分子絮凝劑作為應(yīng)用較廣的絮凝材料，在單獨(dú)處理重金屬?gòu)U水時(shí)往往效果不佳，而復(fù)合絮凝劑則能在彌補(bǔ)這一不足的同時(shí)降低絮凝成本。人工合成高分子以及改性天然高分子絮凝劑因具有可與重金屬離子螯合配位的特征官能團(tuán)，在研究中表現(xiàn)出對(duì)溶液中重金屬離子的高效去除能力。而實(shí)際重金屬?gòu)U水成分較為復(fù)雜，在一定程度上限制了它們捕集重金屬的效率，甚至可能會(huì)增加后續(xù)處理單元的負(fù)荷。這使得開發(fā)具有pH廣泛適應(yīng)性、高聚合度以及大官能團(tuán)量的新型高分子螯合絮凝劑尤為迫切。作為傳統(tǒng)重金屬絮凝劑的替代物，微生物絮凝劑是一類無毒、可生物降解的聚合物，具有絮凝效率高、剪切穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但其應(yīng)用受到高額成本的篩選和培育過程的限制，未來可期望于利用基因工程強(qiáng)化對(duì)優(yōu)良絮凝劑產(chǎn)生菌株進(jìn)行誘變育種，同時(shí)通過基因控制改善其穩(wěn)定性，提高其保存能力。

編輯：王媛媛