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[摘要]水體中砷的去除已成為普遍關(guān)注的全球性環(huán)境問(wèn)題。文中介紹了含砷廢水的來(lái)源和危害，并詳細(xì)闡述了沉淀法、電凝聚法、膜分離技術(shù)、離子交換法、生物法、氧化法、吸附法和浮選法等各除砷技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)缺點(diǎn)。
[關(guān)鍵詞]含砷廢水；除砷；吸附法；吸附劑
在農(nóng)業(yè)活動(dòng)中，人們常將砷及其化合物用作除草劑、殺蟲(chóng)劑、化肥等；工業(yè)中又被用做燃料、顏料、材料防腐劑或半導(dǎo)體等。因此，它除了通過(guò)風(fēng)化、侵蝕和溶解等自然作用進(jìn)入環(huán)境外，還可通過(guò)人類(lèi)化工、采礦、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)、生活活動(dòng)進(jìn)入到環(huán)境中，造成環(huán)境污染。因此，研究砷處理技術(shù)對(duì)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(wú)機(jī)砷化合物已被國(guó)際癌癥研究所等諸多權(quán)威機(jī)構(gòu)公認(rèn)為致癌物質(zhì)，如肝癌和肺癌等[1]?？赏ㄟ^(guò)消化道、呼吸道和皮膚進(jìn)入人體，對(duì)人體多個(gè)系統(tǒng)功能造成非致癌性危害。隨著砷對(duì)人體及其它生物體毒害作用的日益明顯，將砷從環(huán)境中去除的重要性越來(lái)越突出。
2處理技術(shù)
2.1沉淀法
2.1.1法學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法是含砷廢水處理中應(yīng)用最廣泛的方法，它主要是通過(guò)添加化學(xué)藥劑，使之與廢水中的砷發(fā)生化學(xué)或物理化學(xué)作用，生成難溶沉淀物或絮凝體礬花而從水中分離，達(dá)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(yīng)形成較難溶解的砷酸鈣或亞砷酸鈣，經(jīng)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(qiáng)大吸附作用吸附砷，然后過(guò)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(jiǎn)單，投資較低，在工業(yè)上有了一定的應(yīng)用；但需要大量的化學(xué)藥劑，且在最終產(chǎn)物的處理上有很大的局限性，目前尚無(wú)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(lái)處理各種類(lèi)的水。它是指在電凝聚裝置內(nèi)安置金屬電極，并在陰陽(yáng)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(fā)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(yáng)極。
2.3膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)是一種物理的分離過(guò)程，它是運(yùn)用膜的選擇透過(guò)性來(lái)去除砷。在各種膜處理技術(shù)中，人們主要運(yùn)用納濾、超濾和膜蒸餾這三種技術(shù)來(lái)去除水中的砷。雖然該技術(shù)很節(jié)能，可在常溫下操作；但它成本高，對(duì)設(shè)備、操作條件和膜的要求都很苛刻，所以目前還不能大規(guī)模的運(yùn)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(jìn)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(yīng)快，分離效果好，適用于較大的pH范圍，并且樹(shù)脂可再生重復(fù)使用。但水中存在的其它污染物會(huì)影響其對(duì)砷的去除效率，而且懸浮微粒會(huì)堵塞交換床，因此它還需要預(yù)處理過(guò)程；當(dāng)原水含大量的SO42-，PO43-，NO3-時(shí)，樹(shù)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(jīng)過(guò)某些特定生物的作用下被氧化、吸收和轉(zhuǎn)化?；钚晕勰喾ㄊ亲畛Ｓ玫奈⑸锍榉椒╗3]，主要是運(yùn)用活性污泥對(duì)砷的吸附作用原理來(lái)去除砷。實(shí)驗(yàn)證明：活性污泥對(duì)低濃度砷的去除率大于對(duì)高濃度砷的去除率，由于整個(gè)吸附過(guò)程是在微生物作用下進(jìn)行的，而As(Ⅲ)對(duì)微生物的毒害作用大于As(Ⅴ)，所以處理含砷廢水時(shí)要先將As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)。在整個(gè)微生物作用過(guò)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(fā)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(qiáng)，并且可協(xié)同去除水中的營(yíng)養(yǎng)物且廉價(jià)，但由于微生物對(duì)外界環(huán)境的要求較為嚴(yán)格，從而制約了它在實(shí)際工程中的運(yùn)用。
2.6氧化法
根據(jù)研究表明，三價(jià)砷的毒性是五價(jià)砷的約60倍[4]。常用的化學(xué)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(duì)砷均有較強(qiáng)的氧化作用。但在飲用水處理過(guò)程中，要盡量避免氧化劑的殘留或在氧化過(guò)程中產(chǎn)生副產(chǎn)物。
2.7吸附法
吸附法具有操作簡(jiǎn)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(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)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(duì)砷有一定的吸附能力，來(lái)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：初始砷濃度為10mg.L-1，pH為4~5時(shí)，除砷效果最好，去除率達(dá)99.5%；外加的陰離子SO42-和PO43-對(duì)砷的去除起到抑制作用。浮選法解決了固液分離難的問(wèn)題，在環(huán)保和資源總利用中發(fā)揮著重要作用。
3展望
由于砷對(duì)人體、生物體的危害，世界衛(wèi)生組織將水中砷含量的標(biāo)準(zhǔn)降低，社會(huì)各界越來(lái)越關(guān)注除砷技術(shù)的進(jìn)展?fàn)顩r。目前，作為幾種常用的砷處理技術(shù)，它們都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，如：沉淀法較為完善，應(yīng)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(duì)設(shè)備和操作技術(shù)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(duì)周邊環(huán)境的要求很?chē)?yán)格等，所以很多工程實(shí)際中都不選用這些方法來(lái)含砷處理廢水。吸附法除砷中，雖然吸附劑的再生和循環(huán)使用存在一定的難度，但其具有的簡(jiǎn)單易行、處理量大、不產(chǎn)生或產(chǎn)生少量二次污染等優(yōu)點(diǎn)已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。所以研究出吸附性能好，易再生，高效且廉價(jià)的吸附劑將是現(xiàn)在以及未來(lái)的研究熱點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]戴樹(shù)桂．環(huán)境化學(xué)進(jìn)展[M]．北京：化學(xué)工業(yè)社，2005：101．
[2]董準(zhǔn)勤．含砷酸性廢水的處理[J]．硫酸工業(yè)，2006，5：49-50．
[3]蘇廷芝，顧國(guó)維．活性污泥法處理含砷廢水初探[J]．四川環(huán)境，2006，25(4)：68-71．
作者：張磊 潘子安 單位：鹽城工學(xué)院