動水條件下泥沙吸附砷污染物規律探討范文

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摘要：黃河水少沙多，是典型的高含沙河流。實驗模擬黃河自然流動狀態下泥沙對砷污染物的吸附，利用環形水槽開展動水條件下泥沙吸附砷污染物規律研究，考察了含沙量、初始濃度和吸附時間等影響因素。結果表明：（1）泥沙對砷的吸附很快。當初始濃度為0.05mg/L、0.5mg/L時，吸附平衡分別為300s、60s，去除率分別為83%、90%；（2）含沙量越小，單位質量泥沙對砷的吸附量越大；初始濃度越高，單位質量泥沙吸附量越高。（4）水體中的砷含量隨時間呈冪函數下降。

關鍵詞：黃河；砷；泥沙；吸附

一、引言

砷廣泛分布于自然環境中，在土壤、水、礦物、植物以及人體組織中都能檢測出微量的砷。適量的砷能夠促進人體的生長發育，但當人體砷攝入量過多時，就會造成砷中毒，破壞神經、血液及免疫系統，甚至誘發癌癥。砷作為類金屬物質，毒性大且具有富集性，是環境保護重點監管的一類污染物。水體中的砷常以有機砷和無機砷兩種形式存在，其中無機砷比有機砷的毒性大[1，2]，三價砷比五價砷的毒性大[3]。黃河流經9省，作為全國約12%人口的飲用水源[4]，其水質安全至關重要。黃河水少沙多，水體中的砷含量極易受到周圍環境條件（含沙量、泥沙級配、流速、pH、溫度、Fe3+、Mn2+、有機物等）的影響[5-9]。選礦、制革、冶煉等含砷工業廢水排入，以及黃河泥沙天然攜帶的砷污染物，導致黃河水體砷超標現象時有發生。本課題結合黃河中下游含沙量逐漸減少的水沙情勢，利用環形水槽開展動水條件下泥沙吸附砷污染物規律研究，考察了含沙量、初始濃度和吸附時間等影響因素，以期為多沙河流中砷污染危害評價、環境與健康評價等提供科學依據。

二、實驗方案

實驗在環形水槽中進行，模擬黃河自然環境條件，pH為7.0~8.0，溫度為常溫，采用原型細沙，流速控制在0.60m/s左右。待渾水水流循環穩定后，一次性加入配置好的含砷溶液。取樣位置隨取樣時間而變，以加藥點為起始位置，取樣位置即為流速v×取樣時間t。取出的水樣經過濾后測定水體中砷污染的質量濃度。

三、材料與裝置

1．實驗用沙實驗用沙采自黃河花園口河灘上層較細泥沙，經水洗、浸泡、分離后備用?；谇捌陟o態吸附實驗，泥沙中起主要吸附作用的是細沙。因此本次實驗用沙采用預處理后的黃河細沙。采用光電寬域顆分儀對實驗用沙進行顆粒級配分析。泥沙中值粒徑d50=0.014mm，不均勻系數d60/d10=9.25，泥沙比較均勻。

2．實驗裝置為了模擬河流自然流動狀態下泥沙對砷污染物的吸附，本次實驗裝置采用環形水槽。環形水槽由有機玻璃制成，置于距地面1m的水平面上，水槽寬度為0.15m，總周長為10m；動力裝置由變速電機、傳動皮帶、水輪組成，可調節水槽中水流速度。

四、結果與討論

1．吸附時間、初始濃度對泥沙吸附砷污染物的影響吸附時間、初始濃度對泥沙吸附砷污染物的影響。砷吸附反應的速度開始非?？欤从沉宋竭^程以表面吸附為主。砷污染物在很短的時間即達到吸附平衡，初始濃度為0.05mg/L和0.5mg/L時，吸附平衡時間分別為300s和60s，初始濃度越高，吸附平衡時的去除率越高，可分別達到83%和90%。

2．含沙量對泥沙吸附砷污染物的影響含沙量越高，吸附平衡時雖然去除率略高一些，但對砷去除率影響的幅度并不大，遠小于初始濃度對去除率的影響。

3．水相中砷污染物含量隨時間變化趨勢為了進一步說明泥沙吸附量和含沙量、初始濃度之間的關系，對相關數據進行擬合。結果表明，在動水條件下，水體中的砷含量隨時間呈冪函數下降。

五、結論

（1）在動水條件下，泥沙對砷的吸附很快。當初始濃度為0.05mg/L時，300s左右可達到吸附平衡，去除率為83%左右；當初始濃度為0.5mg/L時，60s左右可達到吸附平衡，去除率在90%左右。（2）在動水條件下，時間越長單位質量泥沙對砷的吸附量越大；含沙量越小單位質量泥沙對砷的吸附量越大，且初始濃度越高，單位質量泥沙吸附量越多。（3）在動水條件下，水體中的砷含量隨時間呈冪函數下降。

作者：應一梅1；辛銀平2；李海華1 單位：1．華北水利水電大學環境與市政工程學院，2．河南省正大環境科技咨詢工程有限公司