饮用水除砷技术现状及展望

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1、饮用水除砷技术现状及展望砷（As）是一个广泛存在并且具有准金属特性的元素，呈灰色斜方六面体结晶，有金属光泽，既不溶解于水又不溶解于酸，为非人体必需元素。砷的毒性与它的化学性质和价态有关。单质砷因不溶于水，摄入有机体后几乎不被吸收而完全排出，一般无害；有机砷（除砷化氢的衍生物外），一般毒性较弱；三价砷离子对细胞毒性最强，尤以三氧化二砷(俗称信石，砒霜等)的毒性最为剧烈，三价砷进入人体内，可与蛋白质的巯基结合形成特定的结合物，阻碍细胞的呼吸而显毒性作用，而且三价砷对线粒体呼吸作用也有明显的作用；五价砷离子毒性不强，当

2、吸入五价砷离子时，产生中毒症状较慢，要在体内被还原转化为三价砷离子后，才发挥其毒性作用[1]。砷也是致癌、致突变因子，对动物还有致畸作用。长期饮用高砷水，会引起花皮病或皮肤角质化等皮肤病，黑脚病，神经病，血管损伤，以及增加心脏病发病。天然水中的砷来源于农业和林业使用砷化合物药剂，还来源于冶金、化工、化学制药、制革、纺织、木材加工、玻璃、油漆颜料和陶瓷等工业废水对天然水体的污染。我国的内蒙古、新疆、台湾等地饮水中含砷量高达0.2-2.0mgAs/l，严重超过我国现行饮水卫生标准<0.05mgAs/l，导致地方性砷中

3、毒，饮用水除砷是防治地方性砷中毒的关键措施，所以，安全、有效、经济的饮水除砷方法的研究显得尤为重要。目前，饮用水除砷措施主要可概括为混凝法、吸附法、离子交换法等。下面将一一做详细介绍：1混凝法混凝法是目前在工业生产和处理生活饮用水中运用得最广泛的除砷方法，并且可以很好的使工业污水达到排放标准，使生活饮用水达到饮用标准。最常见的混凝剂是铁盐，如三氯化铁、硫酸亚铁、氯化铁；铝盐，如硫酸铝、碱氯化铝、聚铝；还有硅酸盐、碳酸钙、煤渣(主要成分是SiO2和Al2O3有骨架结构和微孔)经粉碎及高温培烧活化后做混凝剂，另外还有

4、聚硅酸铁(PFSC)、无机铈铁(稀土基材料)等做混凝剂。研究表明，铁盐的除砷效果好于铝盐,而且对As（Ⅴ）的去除效果明显好于As（Ⅲ），所以在除砷过程中常对所处理的水进行预氧化，把三价As(Ⅲ)氧化为五价As(Ⅴ)，再进行混凝[2]，为了提高氧化效果，有时还会加入催化剂促进氧化。袁涛等人[3]通过正交试验，观察混凝剂成分变化、助凝剂的添加等因素对除砷效果的影响，发现当混凝剂成分分别为硫酸铁、硫酸铝、硫酸铁与硫酸铝聚合而成的复合物（质量比3：1）、硫酸铁和硅酸钠的聚台物（SiO2含量约2%）时，单纯用硫酸铁的除砷效

5、果是最好的，在待除砷水中添加活性炭或高岭土对上混凝剂的除砷效率无明显增强作用。但采取过滤措施后．砷去除率明显提高，这说明混凝剂水解产物形成的胶体颗粒吸附有砷，同时在pH值较高时铁离子还会产生大量的氢氧化铁胶体，这种胶体具有较大的比表面和较高的吸附能力，能和砷酸根发生吸附共沉淀，使砷的去除率明显提高。一般认为，混凝剂投加后，能够促使溶解状态的砷向不溶的含砷反应产物转变，从而达到将砷从水中去除的目的。该过程可概括整理成以下三个方面：(1)沉淀作用，水解的金属离子与砷酸根形成沉淀；(2)共沉淀作用．在混凝剂水解—聚合一

6、沉淀过程中．砷通过被吸附、包裹、闭合(或络合)等作用而随水解产物一起沉淀；(3)吸附作用，砷被混凝剂形成的不溶性水解产物表面所吸附。后2种机制可能更为重要，因为在饮水除砷处理中，一般pH＞5.5，该条件下不易形成FeAsO4沉淀。混凝法方法需要大量的混凝剂，产生大量的含砷废渣无法利用，且处理困难，长期堆积则容易造成二次污染，因此该方法的应用受到一定的限制。2吸附法吸附法是一种简单易行的水处理技术，一般适合于处理量大、浓度较低的水处理体系。该方法是以具有高比表面积、不溶性的固体材料作吸附剂，通过物理吸附作用、化学吸

7、附作用或离子交换作用等机制将水中的砷污染物固定在自身的表面上，从而达到除砷的目的。主要的除砷吸附剂有活性氧化铝、活性炭、骨炭、沸石以及天然或合成的金属氧化物及其水合氧化物等。李艳红等[4]比较了活性氧化铝、活性炭、骨炭、沸石的动态效果，结果发现，在条件一致的情况下，小颗粒活性氧化铝除三价砷效率可达80％，除五价砷效率达86％；而骨炭只有25％和50％，活性炭为25％和44％，沸石为10％和30％。表明活性氧化铝除砷效率明显优于其他净水剂。凌波等人[5]对强化除砷净水剂进行了除砷试验，结果发现，这种以粉末活性碳和不

8、同产地骨炭作骨架、改性后加工而成的强化净水剂，除砷容量及除砷效率均比原材料高50倍，比市售除砷材料高10倍，除砷性能专一，只去除水中的砷，不改变水中其他元素的组成和含量，对原水pH也无严格要求，可以使用简单方法再生。李曼尼等[6]研究了微波法磷改性斜发沸石的结构及其对水中砷的去除，发现斜发沸石微波磷改性后：(1)晶胞体积收缩，相对结晶度降低，比表面积、孔体积和微孔体积明显