面對(duì)水體重金屬鎘含量超標(biāo)的嚴(yán)峻問題，尋找高效、穩(wěn)定且二次污染風(fēng)險(xiǎn)低的治理技術(shù)至關(guān)重要。在眾多技術(shù)路徑中，物理處理方法因其不依賴復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)、通常不產(chǎn)生新的化學(xué)污泥等優(yōu)點(diǎn)，成為基礎(chǔ)且備受關(guān)注的選擇。物理法的核心思路在于利用各種物理作用力，將溶解在水中的鎘離子或其化合物從水體中分離出來，實(shí)現(xiàn)污染物的轉(zhuǎn)移與濃縮，而非徹底降解。

在日常環(huán)保工作中，常用到的設(shè)備是總鎘水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。以下將詳細(xì)探討幾種主流的物理處理手段，并剖析其內(nèi)在機(jī)理與實(shí)際應(yīng)用的得失。

吸附法是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，其原理在于利用具有巨大比表面積和豐富表面官能團(tuán)的固體材料，將水中的鎘離子捕獲并固定在其表面或孔隙中。傳統(tǒng)的吸附劑如活性炭，憑借其發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)鎘有一定吸附能力，但成本較高且對(duì)鎘的選擇性吸附能力有限。因此，研究和應(yīng)用的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了改性天然礦物與新型復(fù)合材料。例如，沸石經(jīng)過堿或鹽改性后，其離子交換容量顯著提升，能夠更高效地置換并固定鎘離子；凹凸棒石、膨潤(rùn)土等粘土礦物也因其層狀結(jié)構(gòu)和表面電荷特性而被廣泛研究。

近年來，利用農(nóng)業(yè)廢棄物（如稻殼、秸稈）或工業(yè)副產(chǎn)品（如粉煤灰）制備的生物炭或復(fù)合吸附劑成為熱點(diǎn)，這些材料試圖實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”，在降低成本的同時(shí)也展現(xiàn)了不錯(cuò)的吸附潛力。然而，吸附法的根本挑戰(zhàn)在于吸附劑的飽和與再生。一旦吸附達(dá)到飽和，吸附劑本身就成了含鎘的危險(xiǎn)固體廢物，如何安全處置或經(jīng)濟(jì)有效地再生（例如通過酸洗解吸），是決定該方法能否大規(guī)模可持續(xù)應(yīng)用的關(guān)鍵。若再生成本過高或解吸液處理不當(dāng)，反而會(huì)引發(fā)新的環(huán)境問題。

膜分離技術(shù)代表了水處理的高精度與自動(dòng)化方向，它通過特定孔徑或帶電屬性的薄膜，在壓力或電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)鎘離子的篩分與分離。反滲透技術(shù)擁有幾乎絕對(duì)的截留率，能夠?qū)㈡k離子近乎完全地阻擋在膜的一側(cè)，產(chǎn)出純度極高的水，但其高昂的運(yùn)行壓力導(dǎo)致能耗巨大，且膜污染問題嚴(yán)重，需要復(fù)雜的預(yù)處理和頻繁的化學(xué)清洗，通常只適用于小規(guī)模的高純水制備。相比之下，納濾技術(shù)在鎘去除方面展現(xiàn)出更好的應(yīng)用平衡性。其膜孔徑允許一部分一價(jià)鹽離子通過，但對(duì)二價(jià)的鎘離子具有很高的截留率，同時(shí)操作壓力遠(yuǎn)低于反滲透，運(yùn)行成本和通量更具優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)廢水深度處理與回用領(lǐng)域前景廣闊。

另一種重要的膜技術(shù)是電滲析，它在直流電場(chǎng)作用下，利用陰陽離子交換膜的選擇透過性，使鎘離子定向遷移至濃縮室，從而實(shí)現(xiàn)淡化的目的。這種方法特別適合處理含鹽量較高且需要回收重金屬的廢水，但其設(shè)備投資大、能耗高，且膜堆的維護(hù)管理要求嚴(yán)格。所有膜技術(shù)共同面臨的瓶頸是投資與運(yùn)行維護(hù)成本高昂，產(chǎn)生的濃縮液（富含鎘的廢水）需要進(jìn)一步妥善處理，這常常是整個(gè)工藝鏈條中最棘手的環(huán)節(jié)。

磁分離技術(shù)作為一種新興的物理方法，以其快速高效的分離特性吸引了眾多關(guān)注。其基本思路是制備出具有強(qiáng)磁響應(yīng)性的吸附材料，例如在納米四氧化三鐵顆粒表面嫁接對(duì)鎘有特異親和力的功能基團(tuán)，制成磁性復(fù)合材料。將這些材料投加到含鎘廢水中，鎘離子被迅速吸附到磁性顆粒表面，然后借助外加磁場(chǎng)，可以在很短時(shí)間內(nèi)將負(fù)載著鎘的磁性顆粒從水中整體“吸出”，從而實(shí)現(xiàn)水體的快速凈化。

這種方法分離速度極快，設(shè)備占地面積小，且磁性材料理論上可以通過酸洗等手段再生循環(huán)使用。然而，該技術(shù)的成熟度仍有待提高。高性能、高穩(wěn)定性磁性納米材料的規(guī)模化制備成本較高，其在復(fù)雜水體中可能存在的溶蝕、團(tuán)聚以及長(zhǎng)期使用后的磁力衰減問題需要解決。此外，極微小的納米顆粒殘留是否會(huì)造成二次環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，也是必須嚴(yán)謹(jǐn)評(píng)估的課題。