废水中的砷处理技术研究范文

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[摘要]水体中砷的去除已成为普遍关注的全球性环境问题。文中介绍了含砷废水的来源和危害，并详细阐述了沉淀法、电凝聚法、膜分离技术、离子交换法、生物法、氧化法、吸附法和浮选法等各除砷技术的发展和优缺点。

[关键词]含砷废水；除砷；吸附法；吸附剂

在农业活动中，人们常将砷及其化合物用作除草剂、杀虫剂、化肥等；工业中又被用做燃料、颜料、材料防腐剂或半导体等。因此，它除了通过风化、侵蚀和溶解等自然作用进入环境外，还可通过人类化工、采矿、农业等生产、生活活动进入到环境中，造成环境污染。因此，研究砷处理技术对含砷水处理和人们生活水平提高有着重要意义。

1砷的危害

砷是毒性元素，无机砷化合物已被国际癌症研究所等诸多权威机构公认为致癌物质，如肝癌和肺癌等[1]。可通过消化道、呼吸道和皮肤进入人体，对人体多个系统功能造成非致癌性危害。随着砷对人体及其它生物体毒害作用的日益明显，将砷从环境中去除的重要性越来越突出。

2处理技术

2.1沉淀法

2.1.1法学沉淀法化学沉淀法是含砷废水处理中应用最广泛的方法，它主要是通过添加化学药剂，使之与废水中的砷发生化学或物理化学作用，生成难溶沉淀物或絮凝体矾花而从水中分离，达到除砷目的。如：将石灰乳加人到含砷水体中，水中的砷与石灰反应形成较难溶解的砷酸钙或亚砷酸钙，经沉降从废水中分离，即去除废水中的砷[2]。

2.1.2混凝法混凝法主要利用混凝剂的强大吸附作用吸附砷，然后过滤或用滤膜除去水中的砷。常用的混凝剂分为铁系和铝系两种。其中，铁系混凝剂有：聚合硅酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、Fe(OH)3、Fe(OH)2、FeCl3和FeSO4等；铝系混凝剂有：硅酸铝、A1(OH)3、A1C13、A12(SO4)3等。沉淀法工艺简单，投资较低，在工业上有了一定的应用；但需要大量的化学药剂，且在最终产物的处理上有很大的局限性，目前尚无较好的处理方法，易造成二次污染。

2.2电凝聚法

该方法被用来处理各种类的水。它是指在电凝聚装置内安置金属电极，并在阴阳极之间通以直流电，牺牲金属电极生成金属氢氧化物，这些氢氧化物作为凝聚剂与砷酸根发生吸咐和絮凝作用。在含砷废水处理中，通常以铁、铝或钛为阳极。

2.3膜分离技术

膜分离技术是一种物理的分离过程，它是运用膜的选择透过性来去除砷。在各种膜处理技术中，人们主要运用纳滤、超滤和膜蒸馏这三种技术来去除水中的砷。虽然该技术很节能，可在常温下操作；但它成本高，对设备、操作条件和膜的要求都很苛刻，所以目前还不能大规模的运用。

2.4离子交换法

离子交换法是废水中的离子和离子交换剂上有相同电荷的离子，相互进行交换，从而去除水中污染物的一种方法。离子交换法的交换反应快，分离效果好，适用于较大的pH范围，并且树脂可再生重复使用。但水中存在的其它污染物会影响其对砷的去除效率，而且悬浮微粒会堵塞交换床，因此它还需要预处理过程；当原水含大量的SO42-，PO43-，NO3-时，树脂的处理效果将大大降低，所以它不适宜处理多种污染离子共存的水体。

2.5生物法

生物法是指砷经过某些特定生物的作用下被氧化、吸收和转化。活性污泥法是最常用的微生物除砷方法[3]，主要是运用活性污泥对砷的吸附作用原理来去除砷。实验证明：活性污泥对低浓度砷的去除率大于对高浓度砷的去除率，由于整个吸附过程是在微生物作用下进行的，而As(Ⅲ)对微生物的毒害作用大于As(Ⅴ)，所以处理含砷废水时要先将As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)。在整个微生物作用过程中，生物酶起着很重要的作用，但生物酶只有在适宜的pH和温度下才能发挥最大活性，所以去除率受pH值和温度影响较大。生物法去除水中砷的能力较强，并且可协同去除水中的营养物且廉价，但由于微生物对外界环境的要求较为严格，从而制约了它在实际工程中的运用。

2.6氧化法

根据研究表明，三价砷的毒性是五价砷的约60倍[4]。常用的化学氧化剂有游离氯、臭氧、次氯酸盐、高锰酸盐和Fenton试剂等，这些都对砷均有较强的氧化作用。但在饮用水处理过程中，要尽量避免氧化剂的残留或在氧化过程中产生副产物。

2.7吸附法

吸附法具有操作简单，处理量大，可将废水中的砷降低到最低水平而不增加盐浓度，并且能回收水中的砷等优点，已成为国内外非常受青睐的处理方法。常用的吸附剂有活性炭[5]和一些金属基吸附剂[7]。

2.8浮选法

浮选法是利用表面活性剂在气液交界处对砷有一定的吸附能力，来去除水中砷。Peng等人[8]用与砷有相反电荷的十二烷基硫酸钠作为捕收剂，用氢氧化铁作为絮凝剂，实验发现：初始砷浓度为10mg.L-1，pH为4~5时，除砷效果最好，去除率达99.5%；外加的阴离子SO42-和PO43-对砷的去除起到抑制作用。浮选法解决了固液分离难的问题，在环保和资源总利用中发挥着重要作用。

3展望

由于砷对人体、生物体的危害，世界卫生组织将水中砷含量的标准降低，社会各界越来越关注除砷技术的进展状况。目前，作为几种常用的砷处理技术，它们都有其自身的优缺点，如：沉淀法较为完善，应用较为广泛，但处理后有大量的废渣，易造成二次污染；膜处理方法由于对设备和操作技术要求高，离子交换法由于不适宜处理多离子污染的废水，生物法由于微生物对周边环境的要求很严格等，所以很多工程实际中都不选用这些方法来含砷处理废水。吸附法除砷中，虽然吸附剂的再生和循环使用存在一定的难度，但其具有的简单易行、处理量大、不产生或产生少量二次污染等优点已成为人们关注的焦点。所以研究出吸附性能好，易再生，高效且廉价的吸附剂将是现在以及未来的研究热点。

参考文献

[1]戴树桂．环境化学进展[M]．北京：化学工业社，2005：101．

[2]董准勤．含砷酸性废水的处理[J]．硫酸工业，2006，5：49-50．

[3]苏廷芝，顾国维．活性污泥法处理含砷废水初探[J]．四川环境，2006，25(4)：68-71．

作者：张磊 潘子安 单位：盐城工学院