重金属废水处理过程中的资源回收是实现 “减量化、资源化、无害化” 的关键环节，通过技术手段将废水中的重金属离子转化为可利用的单质或化合物，既能降低处理成本，又能创造经济价值。以下是资源回收的核心技术、工艺路径及典型应用：
化学沉淀污泥中的金属提取
1. 酸浸法回收金属
原理：将化学沉淀（如氢氧化物、硫化物沉淀）产生的污泥用、等强酸溶解，使重金属转化为可溶性盐，再通过净化、浓缩提取金属。
适用场景：
电镀污泥（含 Cu、Ni、Cr 等）：酸浸后通过萃取（如 P204、P507 萃取剂）分离不同金属离子，再经电解或中和结晶得到金属盐（如铜、镍）。
矿山尾矿废水沉淀污泥：酸浸后通过离子交换树脂吸附提纯，适用于 Zn、Pb、Cd 等金属回收。
优点：技术成熟，回收率高（可达 90% 以上）；缺点：酸雾污染需处理，高浓度酸消耗量大。
2. 高温焙烧 - 浸出工艺
原理：将污泥在高温（500-1000℃）下焙烧，去除有机物和水分，重金属转化为氧化物，再用酸或碱浸出回收。
应用：含汞、砷的污泥焙烧后，汞以蒸气形式挥发回收，残渣再浸出其他金属；含铬污泥焙烧后用碱浸出 Cr³⁺，制备铬酸盐。
电解法直接回收金属单质
1. 电解沉积法
原理：在电解槽中，重金属离子在阴极得到电子还原为单质沉积（如 Cu²⁺→Cu、Ag⁺→Ag），阳极产生氧气或氯气。
适用场景：
高浓度含铜、镍、银的电镀废水：直接电解可得到纯度 99% 以上的金属单质，如印刷电路板废水中的铜回收。
贵金属废水（如含金、铂）：电解效率高，金属回收率可达 95% 以上。
优点：产物纯度高，可直接回用；缺点：能耗高（约 2-5 kWh/kg 金属），适用于小规模高价值金属回收。
2. 隔膜电解法
改进：通过离子交换膜分隔阴阳极室，避免重金属离子与氢氧根反应生成沉淀，提高电流效率和金属纯度，适用于含多种重金属的复杂废水。
离子交换与吸附材料的金属回收
1. 离子交换树脂再生回收
流程：
树脂吸附饱和后，用强酸（如 HCl）或强碱（如 NaOH）再生，重金属离子从树脂上洗脱形成高浓度金属盐溶液；
洗脱液经中和、蒸发结晶得到金属化合物（如氯化镍、铜），或电解得到金属单质。
应用：电镀废水中镍、铜的回收，树脂再生后可重复使用 50-100 次，金属回收率达 95% 以上。
2. 吸附剂的解吸与金属回收
材料：活性炭、沸石、生物质吸附剂等吸附饱和后，可用酸、碱或盐溶液解吸，回收金属。
案例：
活性炭吸附含汞废水后，用热硝酸解吸，汞以硝酸汞形式回收，再还原为金属汞；
藻类吸附剂吸附 Cd²⁺后，用稀解吸，得到氯化镉溶液，可用于制备镉电池材料。
膜分离技术的重金属浓缩与回用
1. 纳滤（NF）与反渗透（RO）浓缩
原理：利用膜的选择透过性，截留重金属离子并浓缩，透过液可回用作工艺水，浓缩液进一步回收金属。
应用：
电镀清洗水：NF 膜截留 Ni²⁺、Cu²⁺，浓缩液经蒸发结晶得到盐，透过液回用于漂洗，水回收率达 80% 以上；
矿山酸性废水：RO 膜浓缩 Zn²⁺、Fe²⁺，浓缩液经中和沉淀回收锌铁化合物，淡水回用于选矿。
2. 电渗析（ED）分离回收
原理：通过电场作用使重金属离子透过离子交换膜，在浓缩室富集，可直接得到高浓度金属盐溶液，适用于含单一重金属的废水（如含锌、铜的电镀废水）。
生物法中的金属积累与提取
1. 微生物积累金属后的提取
流程：
利用嗜金属微生物（如脱硫弧菌、酵母菌）吸附或沉淀重金属；
微生物菌体经超声波破碎或酸解，释放重金属离子，再通过沉淀、萃取等方法回收。
应用：含铀废水的生物处理后，从菌体中提取铀氧化物，用于核工业原料。
2. 植物修复后的生物质金属提取
方法：超富集植物（如蜈蚣草富集砷、印度芥菜富集镉）收割后，通过焚烧灰化 - 酸浸法提取金属，适用于低浓度、大面积废水 / 土壤修复后的资源回收。
典型行业资源回收案例
1. 电镀行业
废水特点：含 Cu、Ni、Cr、Zn 等，常采用 “化学沉淀 + 离子交换 / 膜分离” 组合工艺：
高浓度含铜废水：电解法直接回收金属铜；
含镍废水：离子交换树脂吸附后，用再生得到镍溶液，回用于电镀槽。
2. 电子工业
印刷电路板（PCB）废水：含铜浓度高，采用 “膜分离 + 电解” 工艺：
超滤去除胶体铜，纳滤浓缩铜离子，浓缩液电解得到电解铜（纯度 99.9%），透过液回用于清洗，铜回收率 > 98%。
3. 矿山行业
含锌、铅酸性废水：采用 “硫化物沉淀 + 酸浸 - 电解” 工艺：
硫化物沉淀得到 ZnS、PbS 污泥，酸浸后电解回收锌、铅单质，同时副产可回用于矿山酸化工艺。
资源回收的关键技术要点
预处理除杂：去除废水中的有机物、悬浮物，避免影响回收效率（如有机物污染离子交换树脂）；
金属纯度控制：根据回用需求选择工艺，如电镀槽液回用需高纯度金属盐，可结合膜分离 + 结晶工艺；
能耗与成本优化：优先选择低能耗技术（如膜分离比电解能耗低），结合废热回收降低运行成本；
政策与标准：回收的金属或化合物需符合《再生铜、铝、铅、锌原料》（GB/T 38471-2019）等标准，确保资源化产品合规。
通过上述技术，重金属废水处理已从 “达标排放” 向 “资源循环” 转型，不仅解决环境污染问题，还能形成 “废水处理 - 金属回收 - 原料回用” 的闭环产业链，实现环境效益与经济效益的统一。实际应用中需根据废水成分、处理规模及目标产物选择Zui优工艺组合。
