工業廢水中有毒金屬的存在使得廢水處理成為了一項艱鉅的任務，這些被汙染的液體能夠汙染地下水供應數年甚至數十年時間。對此，日本名古屋大學的科學家們提出了一項新技術，即利用帶電奈米碳化物實現更有效的重金屬離子過濾。

奈米碳化物是一種微小的碳基材料，由於可以透過分子力跟鉛、汞等重金屬離子結合，因此在水淨化應用中表現出非常好的發展潛力。然而這種吸附力非常微弱，所以名古屋大學的科學家們嘗試找到增加這種力的方法。於是他們想到往奈米碳化物中加一些分子如能跟金屬形成更強化學鍵的氨基。研究小組對這種可能性展開了研究，他們將苯酚作為碳材料並將其跟一種叫做APTES的化合物混合作為氨基。

這些成分被放置在一個玻璃容器中然後在高壓電流下暴露20多分鐘，最終氨基基團均勻地分佈在奈米碳的表面。

名古屋大學材料科學家Nagahiro Saito表示：“我們的一步法可以促進多孔奈米碳管內外表面氨基的結合。相比奈米碳本身這大大增加了它們的吸附能力。”

隨後，研究小組在實驗中測試了這種奈米碳化物並將其效能跟其他透過傳統方法生產的碳化物進行了比較。其中，帶電奈米碳的吸附能力最高。在另一項實驗中，研究小組將奈米碳化物跟銅、鋅、鎘等金屬離子進行了10次吸附迴圈，結果發現，儘管奈米碳化物的效能每次都在下降，但下降幅度非常小，這表明奈米碳化物具有很高的可重複使用性。

Saito稱：“我們的處理方式可以幫助降低水淨化的成本，從而使我們更接近於在2030年實現所有人都能獲得安全和負擔得起的飲用水的目標。”

相關研究報告已發表在《ACS Applied Nano Materiasl》上。

前，多種方法可用於去除重金屬和回收廢水，如化學沉澱法、吸附法、離子交換和膜分離等，但都各有利弊。

其中膜過濾法是一個可供選擇的技術，它能連續操作、沒有二次汙染、可用於大、小規模生產，在含有重金屬離子的廢水處理中具有潛在的應用價值

由於Donnan分離機理和體積排除效應，納濾膜(NF)可以從水中有效除去離子和有機小分子。廢水中的重金屬主要是陽離子和陰離子，如Pb2+、Cu2+、Cr2O72-、AsHO42-。帶正電荷的NF可有效去除陽離子，但由於Donnan效應，它們對陰離子的排除效率低。

此外，因為表面電荷密度高，膜在過濾期間會受到反離子和懸浮膠體的汙染。一般情況下，帶負電荷的NF膜因Donnan排斥作用，不適用於清除重金屬陽離子。因此，急需製備新型的NF膜以從水中除去重金屬離子。

聚醯胺-胺(PAMAM)樹枝狀分子由核心、支化單元和眾多的外端氨基組成。由於獨特的三維結構和豐富的末端氨基，PAMAM易於修飾，可被設計成具有各種功能。

研究證實，PAMAM能提高NF膜的正電荷密度和親水性。NF膜的滲透性很重要。

具有MWCNTs-PAMAM結構的NF膜對重金屬有80%的排除效果，水通量為30LM-2h-1。經長時間使用，其分離選擇性與穩定性好。由於靜電排斥和尺寸排斥在膜的過濾中都起重要作用，該膜對重金屬陽離子高的排除作用歸因為MWCNTs-PAMAM帶有的正電荷以及膜的小孔洞。

1、化學沉澱：

化學沉澱法是使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶於水的重金屬化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉澱法等。

中和沉澱法：在含重金屬的廢水中加入鹼進行中和反應，使重金屬生成不溶於水的氫氧化物沉澱形式加以分離。中和沉澱法操作簡單，是常用的處理廢水方法。實踐證明在操作中需要注意以下幾點：

（1）中和沉澱後，廢水中若pH值高，需要中和處理後才可排放；

（2）廢水中常常有多種重金屬共存，當廢水中含有Zn、Pb、Sn、Al等兩性金屬時，pH值偏高，可能有再溶解傾向，因此要嚴格控制pH值，實行分段沉澱；

（3）廢水中有些陰離子如：鹵素、氰根、腐植質等有可能與重金屬形成絡合物，因此要在中和之前需經過預處理；

（4）有些顆粒小，不易沉澱，則需加入絮凝劑輔助沉澱生成。

2、化學還原法

電鍍廢水中的Cr主要以Cr6＋離子形態存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6＋還原成微毒的Cr3＋後，投加石灰或NaOH產生Cr（OH）3沉澱分離去除。化學還原法治理電鍍廢水是最早應用的治理技術之一，在中國有著廣泛的應用，其治理原理簡單、操作易於掌握、能承受大水量和高濃度廢水衝擊。根據投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。

應用化學還原法處理含Cr廢水，鹼化時一般用石灰，但廢渣多；用NaOH或Na2CO3，則汙泥少，但藥劑費用高，處理成本大，這是化學還原法的缺點。

3、生物化學法

生物化學法指透過微生物處理含重金屬廢水，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法。該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌透過異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原成H2S，廢水中的重金屬離子可以和所產生的H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉澱而被去除，同時H2SO4的還原作用可將SO42－轉化為S2－而使廢水的pH值升高。因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉澱。有關研究表明，生物化學法處理含Cr6＋濃度為30—40mg/L的廢水去除率可達99．67%—99．97%。有人還利用家畜糞便厭氧消化汙泥進行礦山酸性廢水重金屬離子的處理，結果表明該方法能有效去除廢水中的重金屬。