天然地下水中的砷一般源于巖石、土壤中含砷礦物的溶解卿吐,而冶金、化工锋华、制革嗡官、紡織等含砷工業(yè)廢水的排放、含砷藥劑的使用等人為活動(dòng)使得某些地區(qū)地下水中砷的含量急劇增高毯焕,我國(guó)已發(fā)現(xiàn)飲水型地方性砷病病區(qū)或高砷區(qū)有13個(gè)省區(qū)衍腥,分別是新疆磺樱、山西、內(nèi)蒙古婆咸、寧夏竹捉、青海、安徽尚骄、北京块差、山東、四川倔丈、吉林憨闰、黑龍江、河南和臺(tái)灣省需五。飲用水含砷量超過(guò)國(guó)家0.05mg/L標(biāo)準(zhǔn)的人口有334萬(wàn)鹉动,這些高砷水絕大部分為地下水。砷是致癌警儒、致突變因子训裆,對(duì)動(dòng)物還有致畸作用,已被美國(guó)疾病控制中心(CDC)和國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)確定為第一類致癌物蜀铲。長(zhǎng)期飲用高砷水边琉,會(huì)引起花皮病或皮膚角質(zhì)化等皮膚病,黑腳病记劝,神經(jīng)病变姨,血管損傷以及增加心臟病發(fā)病,地下水砷污染對(duì)人類健康造成的危害尸經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注厌丑,是且前一個(gè)主要的公共健康問(wèn)題定欧;
地下水除砷技術(shù)的種類:混凝法、氧化法怒竿、離子交換法砍鸠、生物法、膜分離法等耕驰;
混凝法:
聚合氯化鋁:鐵鹽是:三氯化鐵爷辱、硫酸亞鐵、氯化鐵朦肘;此外還有硅酸鹽饭弓,碳酸鈣等。大量的研究表明媒抠,各種混凝劑中鐵鹽的除砷效果最好弟断。一般認(rèn)為,鐵鹽混凝劑除砷機(jī)理是共沆淀和吸附作用的綜合:Fe(Ⅲ)迅速水解形成氫氫化鐵趴生,在結(jié)晶長(zhǎng)大前,其表面的吸附位與As(V)形成共價(jià)鍵阀趴,這一過(guò)程非常迅速,在其后的幾分鐘之內(nèi)絮凝體長(zhǎng)大并繼續(xù)吸附水中的As(V)昏翰。Fe(Ⅲ)類混凝劑對(duì)As(V)的去除率基本可達(dá)到90%以上,且較為穩(wěn)定舍咖。
混凝除砷的不足在于:
1.對(duì)于As(Ⅲ)效果不佳矩父,對(duì)于As(V)的去除率也受水質(zhì)的影響;
2.產(chǎn)生大量的含砷有毒污泥排霉,有后處理問(wèn)題;
3.對(duì)于較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)(10ug/L)民轴,若進(jìn)水As(Ⅲ)含量過(guò)高攻柠,則出水難以達(dá)標(biāo)。
離子交換法:
廢水中的砷酸鹽和亞砷酸鹽還可以有效地用強(qiáng)堿型或弱堿型離子交換樹脂去除后裸。弱堿性陰離子交換樹脂處理含砷 68毫克/升的砷酸鹽廢水瑰钮,在 pH值6.95時(shí),去除率可達(dá) 82~100%微驶,中等堿性或強(qiáng)械性樹脂浪谴。一般而言,弱堿性樹脂宜在較低的 pH環(huán)境下工作因苹,而中性樹脂宜在接近中性的條件下工作較好苟耻,而強(qiáng)堿性離子交換樹脂則可在較寬廣的pH條件下工作。用鋁載的聚羥肟酸螯合樹脂可以在pH3~6.5下對(duì)廢水中的砷進(jìn)行吸附扶檐;
常見的陰離了如氯根凶杖,硝酸及硫酸根不影響砷的吸附,但磷酸根有明顯的影響款筑,此法可以用來(lái)處理半導(dǎo)體工業(yè)及木材處理工業(yè)智蝠。載鐵的亞氨基醋酸鹽整合樹脂(載鐵量為168mg/g樹脂)用來(lái)處理含砷廢水時(shí),在pH1.7時(shí)砷的吸附量最大奈梳,砷的吸附量可達(dá)60mg杈湾。此外還可載有螯合樹脂進(jìn)行進(jìn)行交換吸附,砷可以用含筑基的大孔樹脂來(lái)吸附去除攘须,這種樹脂可以從甲基丙烯酸-2.3-環(huán)硫丙基酯-二乙烯苯聚合而得漆撞。它顯示出對(duì)三價(jià)砷的良好吸附作用,所吸附的NaAsO2可以用稀氫氧化鈉溶液解吸阻课,可以多次循環(huán)作用叫挟。
化學(xué)氧化法:
氧化沉淀法主要用于飲用水的前處理,將As(Ⅲ)氧化為As(V),以進(jìn)行后續(xù)處理∠奚罚空氣氧化與化學(xué)氧化相比,不會(huì)引入新的化學(xué)藥品,相對(duì)安全抹恳。與傳統(tǒng)的鐵鹽法和氧化鐵鹽法對(duì)比,此方法不僅簡(jiǎn)便、高效署驻、無(wú)二次污染,更有利于飲用水的清潔化除砷奋献。氧化吸附同步技術(shù)是一種新的除砷方法,無(wú)需添加預(yù)氫化試劑,利用兼有氧化吸附功能的新材料將As()氧化吸附,實(shí)現(xiàn)了As(1)的快速高效去除健霹,主要有Fe(0)氧化-吸附和Fe-Mn氧化物氧化-吸附。
微生物氧化法:
盡管傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法除砷率很高但是這些方法需要加入化學(xué)試劑用于氧化三價(jià)砷,且受pH影響較大瓶蚂。生物氧化法無(wú)需加入任何化學(xué)試劑,操作費(fèi)用低且利于環(huán)保糖埋。近年來(lái),還有學(xué)者研究了用生物處理法來(lái)去除砷;
等發(fā)現(xiàn)地下水中的一些土著微生物,如鐵細(xì)菌窃这、球衣細(xì)菌瞳别、纖維菌等,在氧化Fe2+、Mn2+的同時(shí)將As(1)氧化成As(V),并形成難溶的鐵氧化物,通過(guò)吸附和共沉淀的作用,沉積在過(guò)濾裝置表面杭攻。有調(diào)查研究表明,生物氧化對(duì)去除鐵和錳非常有效,當(dāng)?shù)叵滤型瑫r(shí)存在砷的時(shí)候,砷(起始濃度為0-05-0·2mg/L)也可以被有效去除祟敛;
其中,As(Ⅲ)被氧化為As(V),在微生物、鐵氧化物構(gòu)成的混合物的吸附作用下去除兆解。避免了用化學(xué)氧化劑氫化三價(jià)砷,而更具經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境安全性馆铁。
膜處理法:
水處理中采用的膜處理工藝共有四種:反滲透(RO)、納濾(NF)锅睛、微濾(MF)和超濾(UF)埠巨。應(yīng)用這四種膜除砷的研究在文獻(xiàn)中均有報(bào)道。國(guó)外膜處理除砷的研究起步較早,上世紀(jì)80年代,采用醋酸纖維膜的RO工藝首次應(yīng)用于處理砷现拒±崩荩總的來(lái)看,RO與NF的除砷機(jī)理大致相同,主要是篩網(wǎng)作用與電斥作用的結(jié)合具练。UF膜孔徑介于MF和NF之間,它不需與混凝聯(lián)用也可對(duì)砷進(jìn)行去除,但單獨(dú)使用的效果要低于NF膜乍构。因而相同類型中具有較小孔徑,更大的表面正電荷的濾膜會(huì)有更好的去除作用;
相比混凝劑與吸附材料,膜材料和膜組件價(jià)格較高,并且需要一定壓力驅(qū)動(dòng)運(yùn)行,耗用電能扛点。盡管它對(duì)As(V)有較穩(wěn)定的去除率,但對(duì)As(Ⅲ)的去除效果不佳哥遮。目前膜濾除砷方法仍有一定的局限。膜技術(shù)對(duì)砷的去除效果很好,成本高,維護(hù)難陵究。一般用于對(duì)水質(zhì)要求很高以及小規(guī)模的飲用水除砷處理眠饮。膜技術(shù)處理飲用水,會(huì)產(chǎn)生高濃度含砷有毒廢水,必須采取措施對(duì)其進(jìn)行二次處理。
生物法:
生物法是在生物的作用下氧化铜邮、降解仪召、去除砷。生物不但能富集松蒜、濃縮砷扔茅,而且能將其甲基化。水體中的砷主要是無(wú)機(jī)砷,由于甲基化的砷如甲基砷秸苗、二甲基砷召娜、三甲基砷的毒性比無(wú)機(jī)砷低得多,所以生物對(duì)砷的富集是一個(gè)對(duì)砷降毒、脫毒的過(guò)程惊楼。植物除砷帶來(lái)了可行玖瘸、廉價(jià)的地下水除砷技術(shù)的發(fā)展秸讹,適用于農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)。