廢水中的砷處理技術研究范文

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[摘要]水體中砷的去除已成為普遍關注的全球性環境問題。文中介紹了含砷廢水的來源和危害，并詳細闡述了沉淀法、電凝聚法、膜分離技術、離子交換法、生物法、氧化法、吸附法和浮選法等各除砷技術的發展和優缺點。

[關鍵詞]含砷廢水；除砷；吸附法；吸附劑

在農業活動中，人們常將砷及其化合物用作除草劑、殺蟲劑、化肥等；工業中又被用做燃料、顏料、材料防腐劑或半導體等。因此，它除了通過風化、侵蝕和溶解等自然作用進入環境外，還可通過人類化工、采礦、農業等生產、生活活動進入到環境中，造成環境污染。因此，研究砷處理技術對含砷水處理和人們生活水平提高有著重要意義。

1砷的危害

砷是毒性元素，無機砷化合物已被國際癌癥研究所等諸多權威機構公認為致癌物質，如肝癌和肺癌等[1]。可通過消化道、呼吸道和皮膚進入人體，對人體多個系統功能造成非致癌性危害。隨著砷對人體及其它生物體毒害作用的日益明顯，將砷從環境中去除的重要性越來越突出。

2處理技術

2.1沉淀法

2.1.1法學沉淀法化學沉淀法是含砷廢水處理中應用最廣泛的方法，它主要是通過添加化學藥劑，使之與廢水中的砷發生化學或物理化學作用，生成難溶沉淀物或絮凝體礬花而從水中分離，達到除砷目的。如：將石灰乳加人到含砷水體中，水中的砷與石灰反應形成較難溶解的砷酸鈣或亞砷酸鈣，經沉降從廢水中分離，即去除廢水中的砷[2]。

2.1.2混凝法混凝法主要利用混凝劑的強大吸附作用吸附砷，然后過濾或用濾膜除去水中的砷。常用的混凝劑分為鐵系和鋁系兩種。其中，鐵系混凝劑有：聚合硅酸鐵、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵、Fe(OH)3、Fe(OH)2、FeCl3和FeSO4等；鋁系混凝劑有：硅酸鋁、A1(OH)3、A1C13、A12(SO4)3等。沉淀法工藝簡單，投資較低，在工業上有了一定的應用；但需要大量的化學藥劑，且在最終產物的處理上有很大的局限性，目前尚無較好的處理方法，易造成二次污染。

2.2電凝聚法

該方法被用來處理各種類的水。它是指在電凝聚裝置內安置金屬電極，并在陰陽極之間通以直流電，犧牲金屬電極生成金屬氫氧化物，這些氫氧化物作為凝聚劑與砷酸根發生吸咐和絮凝作用。在含砷廢水處理中，通常以鐵、鋁或鈦為陽極。

2.3膜分離技術

膜分離技術是一種物理的分離過程，它是運用膜的選擇透過性來去除砷。在各種膜處理技術中，人們主要運用納濾、超濾和膜蒸餾這三種技術來去除水中的砷。雖然該技術很節能，可在常溫下操作；但它成本高，對設備、操作條件和膜的要求都很苛刻，所以目前還不能大規模的運用。

2.4離子交換法

離子交換法是廢水中的離子和離子交換劑上有相同電荷的離子，相互進行交換，從而去除水中污染物的一種方法。離子交換法的交換反應快，分離效果好，適用于較大的pH范圍，并且樹脂可再生重復使用。但水中存在的其它污染物會影響其對砷的去除效率，而且懸浮微粒會堵塞交換床，因此它還需要預處理過程；當原水含大量的SO42-，PO43-，NO3-時，樹脂的處理效果將大大降低，所以它不適宜處理多種污染離子共存的水體。

2.5生物法

生物法是指砷經過某些特定生物的作用下被氧化、吸收和轉化。活性污泥法是最常用的微生物除砷方法[3]，主要是運用活性污泥對砷的吸附作用原理來去除砷。實驗證明：活性污泥對低濃度砷的去除率大于對高濃度砷的去除率，由于整個吸附過程是在微生物作用下進行的，而As(Ⅲ)對微生物的毒害作用大于As(Ⅴ)，所以處理含砷廢水時要先將As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)。在整個微生物作用過程中，生物酶起著很重要的作用，但生物酶只有在適宜的pH和溫度下才能發揮最大活性，所以去除率受pH值和溫度影響較大。生物法去除水中砷的能力較強，并且可協同去除水中的營養物且廉價，但由于微生物對外界環境的要求較為嚴格，從而制約了它在實際工程中的運用。

2.6氧化法

根據研究表明，三價砷的毒性是五價砷的約60倍[4]。常用的化學氧化劑有游離氯、臭氧、次氯酸鹽、高錳酸鹽和Fenton試劑等，這些都對砷均有較強的氧化作用。但在飲用水處理過程中，要盡量避免氧化劑的殘留或在氧化過程中產生副產物。

2.7吸附法

吸附法具有操作簡單，處理量大，可將廢水中的砷降低到最低水平而不增加鹽濃度，并且能回收水中的砷等優點，已成為國內外非常受青睞的處理方法。常用的吸附劑有活性炭[5]和一些金屬基吸附劑[7]。

2.8浮選法

浮選法是利用表面活性劑在氣液交界處對砷有一定的吸附能力，來去除水中砷。Peng等人[8]用與砷有相反電荷的十二烷基硫酸鈉作為捕收劑，用氫氧化鐵作為絮凝劑，實驗發現：初始砷濃度為10mg.L-1，pH為4~5時，除砷效果最好，去除率達99.5%；外加的陰離子SO42-和PO43-對砷的去除起到抑制作用。浮選法解決了固液分離難的問題，在環保和資源總利用中發揮著重要作用。

3展望

由于砷對人體、生物體的危害，世界衛生組織將水中砷含量的標準降低，社會各界越來越關注除砷技術的進展狀況。目前，作為幾種常用的砷處理技術，它們都有其自身的優缺點，如：沉淀法較為完善，應用較為廣泛，但處理后有大量的廢渣，易造成二次污染；膜處理方法由于對設備和操作技術要求高，離子交換法由于不適宜處理多離子污染的廢水，生物法由于微生物對周邊環境的要求很嚴格等，所以很多工程實際中都不選用這些方法來含砷處理廢水。吸附法除砷中，雖然吸附劑的再生和循環使用存在一定的難度，但其具有的簡單易行、處理量大、不產生或產生少量二次污染等優點已成為人們關注的焦點。所以研究出吸附性能好，易再生，高效且廉價的吸附劑將是現在以及未來的研究熱點。

參考文獻

[1]戴樹桂．環境化學進展[M]．北京：化學工業社，2005：101．

[2]董準勤．含砷酸性廢水的處理[J]．硫酸工業，2006，5：49-50．

[3]蘇廷芝，顧國維．活性污泥法處理含砷廢水初探[J]．四川環境，2006，25(4)：68-71．

作者：張磊 潘子安 單位：鹽城工學院