含砷廢水處理技術(shù)研究
砷在自然界中廣泛分布，具有類金屬特性，其產(chǎn)品主要用于木材防腐劑、玻璃搪瓷工業(yè)、農(nóng)藥、合金材料、醫(yī)藥、飼料化工等領(lǐng)域，特別是在醫(yī)藥、合金材料方面具有特殊用途。但砷多與其他礦物(如有色金屬礦物)伴生存在，由于自然釋放和人為的開發(fā)，尤其是對(duì)貧礦的大量開采和使用，生產(chǎn)過程中大量砷隨主元素被開發(fā)出來(lái)進(jìn)入環(huán)境。采礦、有色金屬冶煉、硫酸制備、化工染料及農(nóng)藥生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域排出的廢水往往含有高濃度砷。
砷是一種原生質(zhì)毒物，可通過與蛋白和酶的巰基(—SH)相互作用(使蛋白質(zhì)和酶在細(xì)胞內(nèi)變性)以及增加細(xì)胞內(nèi)的活性氧引起細(xì)胞損傷而產(chǎn)生毒性，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質(zhì)。砷還具有遺傳毒性，屬于世界衛(wèi)生組織(WHO)優(yōu)先控制污染物。國(guó)內(nèi)外都曾發(fā)生過由于含砷廢水污染飲用水源而引起的砷中毒事件，另外國(guó)外還報(bào)道過由于長(zhǎng)期職業(yè)性暴露而導(dǎo)致的砷中毒事件。由于砷在生物體內(nèi)的毒性蓄積效應(yīng)，砷污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞具有不可逆性。因此，各國(guó)對(duì)飲用水中砷的標(biāo)準(zhǔn)有著嚴(yán)格的控制。我國(guó)2007 年7 月1 日起實(shí)施的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)將砷的最高允許質(zhì)量濃度由50 μg/L 修訂為10 μg/L，與美國(guó)環(huán)保署(US EPA)、WHO 等規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)保持一致，這給廢水除砷工藝技術(shù)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。目前國(guó)內(nèi)外除砷技術(shù)主要有沉淀法、離子交換法、膜分離法、生物法和吸附法等，而沉淀法和吸附法應(yīng)用最多。
1 沉淀法
沉淀法就是利用可溶性砷能夠與鈣、鎂、鐵、鋁等金屬離子形成難溶化合物的特性，以鈣、鐵、鎂、鋁鹽及硫化物等作沉淀劑，經(jīng)沉淀后過濾除去溶液中的砷。主要包括中和沉淀法、鐵氧體法、硫化物沉淀法、混凝法(亦稱吸附膠體沉淀法或載體共沉淀法)等〔9〕，常用的沉淀劑有石灰、氯化鐵、聚合硫酸鐵、硫酸亞鐵、明礬和硫化鈉等。
由于鐵鹽尤其是三價(jià)鐵與As(Ⅴ)形成的砷酸鐵(FeAsO4)溶度積很小(Ksp=5.8×10-21)，而且As(Ⅲ)的毒性遠(yuǎn)高于As(Ⅴ)，所以盡管一些藥劑在適當(dāng)?shù)?pH 條件下也可以與As(Ⅲ)反應(yīng)生成沉淀物，但在實(shí)踐中應(yīng)用比較廣泛的還是基于三價(jià)鐵與As(Ⅴ)的反應(yīng)。
首先將廢水中的As(Ⅲ) 氧化為As(Ⅴ)，控制適宜pH 使三價(jià)鐵與As(Ⅴ)發(fā)生反應(yīng)生成沉淀物而分離。常用的氧化劑有O3 、H2O2 、MnO2、高鐵酸鹽等，也有人采用光催化氧化技術(shù)〔14〕對(duì)含砷廢水進(jìn)行預(yù)氧化處理。
Fe3+又可在pH 適當(dāng)?shù)娜芤褐幸浴睩e(H2O)6〕3+、〔Fe2(OH)3〕3+、〔Fe2(OH)2〕4+等形式存在，并易水解形成多核絡(luò)合物，能夠強(qiáng)烈吸附廢水中的膠體微粒，通過吸附、架橋、交聯(lián)等作用促使膠粒相互碰撞而絮凝，并與生成的FeAsO4 發(fā)生吸附共沉淀，從而提高除砷效率;另外適當(dāng)?shù)靥砑痈叻肿有跄齽踩缇郾０?PAM)，PAM 具有水溶性高分子長(zhǎng)鏈線結(jié)構(gòu)〕，可在相距較遠(yuǎn)的各微小沉淀物顆粒間形成聚合物橋并逐漸增大，最終形成大絮凝體而快速沉降，大大強(qiáng)化了除砷效果。
高pH 下部分砷酸鐵沉淀會(huì)轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵或針鐵礦，使砷酸根離子重新被釋放出來(lái)，所以出水 pH 應(yīng)控制在6～9 為宜〔15〕。有研究提出采用兩段沉淀法除砷，即對(duì)一次中和沉淀后上清液再加藥劑(如鐵鹽、含鐵的鈣鐵復(fù)合絮凝劑、有機(jī)搜捕劑等)進(jìn)行除砷，使最終出水砷達(dá)標(biāo)。某大型銅冶煉企業(yè)采用石灰乳兩段中和加鐵鹽除砷工藝處理含砷酸性廢水，該方法不僅利于控制出水pH，而且能夠節(jié)省鐵鹽使用量。生產(chǎn)實(shí)踐證明，該工藝有效可行，在出水砷達(dá)標(biāo)的同時(shí)還能保證其他重金屬離子達(dá)標(biāo)。
沉淀法工藝簡(jiǎn)單，投資較少，目前還是大多數(shù)企業(yè)含砷廢水的主要處理方法。實(shí)際應(yīng)用中往往采用 2～3 種沉淀劑組合使用，如應(yīng)用最有效的氫氧化鈣和氯化鐵組合，其除砷效率可達(dá)99%。高鐵酸鹽具有高氧化性和多相凝聚的特性，菀寶玲等利用高鐵酸鹽法取代氧化鐵鹽法，研究了其對(duì)飲用水中砷的去除效果，結(jié)果表明，在高鐵酸鹽與砷質(zhì)量比為 15∶1，pH 為5.5～7.5，氧化時(shí)間為10 min，絮凝時(shí)間為 30 min 的最佳實(shí)驗(yàn)條件下，處理后水樣中砷殘留量可以達(dá)到10 μg/L 的國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，而且處理效果不受鹽度和硬度的干擾。該方法只添加一種試劑就起到了氧化和絮凝的雙重效果，使處理方法得到簡(jiǎn)化。謝曉梅等研究了稀土元素鈰作為絮凝劑對(duì)廢水中砷的去除效果，發(fā)現(xiàn)在最佳條件下，其對(duì)砷初始質(zhì)量濃度為100 mg/L 的廢水的As ( Ⅲ ) 去除率>96%、As(V)>99%，出水砷濃度能夠滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且所生成的污泥量從體積和質(zhì)量上均比常用絮凝劑FeCl3、FeSO4、Al2(SO4)3 等要少許多。但是，該方法目前還多用于對(duì)高濃度的含砷廢水的預(yù)處理，處理的深度尚需進(jìn)一步提高;并且該法往往需要投加大量的化學(xué)藥劑，最終以沉淀物的形式沉淀出來(lái)，產(chǎn)生大量的含砷廢渣，量大且成分復(fù)雜，目前尚無(wú)較好的處理方法，對(duì)其中的砷也無(wú)法進(jìn)行回收利用，長(zhǎng)期堆存還很容易導(dǎo)致二次污染問題。
2 離子交換法
離子交換技術(shù)在水質(zhì)軟化及重金屬離子的去除方面得到了廣泛的應(yīng)用。該法通常是通過離子交換樹脂上的離子與廢水中的目標(biāo)離子進(jìn)行交換而達(dá)到去除污染物的目的，實(shí)際上是一種特殊的吸附。國(guó)內(nèi)外近幾年出現(xiàn)了應(yīng)用活性炭更換樹脂、硫化物再生樹脂、螯合樹脂等處理含砷廢水的方法。
F. G. A. Vagliasindi 等采用固定床離子交換吸附反應(yīng)器裝填強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂處理含砷廢水，對(duì)砷的形態(tài)和去除效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。劉振中等研究了離子交換纖維(IEF)去除As(Ⅴ)的性能，結(jié)果表明，IEF 除As(Ⅴ)的潛力較大，在As(Ⅴ)初始質(zhì)量濃度為25 mg/L 時(shí)，其對(duì)As(Ⅴ)的吸附量達(dá)到285 mg/g，偏酸性環(huán)境利于吸附的進(jìn)行，共存離子的存在影響IEF 的除砷效率，可通過負(fù)載鐵到 IEF 上而提高IEF 對(duì)As(Ⅴ)的選擇性，有效解決共存離子的競(jìng)爭(zhēng)問題。含硫基型螯合樹脂對(duì)As(Ⅲ)有高的親和力，胡天覺等合成了一種對(duì)As(Ⅲ)離子具有高效選擇性的含氫硫基的選擇性螯合樹脂，對(duì)As(Ⅲ)為5 g/L 的溶液脫砷率高于99.99%，脫砷溶液中砷含量完全達(dá)標(biāo)。吸附飽和的離子交換柱用2 mol/L 的氫氧化鈉(硫氫化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%)作洗脫劑進(jìn)行洗脫，可完全回收As(Ⅲ)并使樹脂再生循環(huán)利用。
離子交換技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，從而化害為利。但樹脂價(jià)格較高，一次性投入較大，且受樹脂選擇性的限制，該方法處理含砷廢水對(duì)原水水質(zhì)要求較高，一般適用于處理離子成分單一而又對(duì)出水水質(zhì)要求較高的工業(yè)用水或飲用水。當(dāng)原水中有大量陰離子(SO42-、PO42- 、NO3-等)共存時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)吸附導(dǎo)致其除砷效率大大降低，需要對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理，此時(shí)再用該法處理含砷廢水就顯得不經(jīng)濟(jì)。
3 膜分離技術(shù)
膜分離法是利用膜的選擇透過性，根據(jù)多組分流體中各組分在膜中傳質(zhì)選擇性的差異，借助較高的外壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其的分離、分級(jí)、提純或富集。根據(jù)膜孔徑大小可分為微濾、超濾、納濾和反滲透。無(wú)錫化工研究所曾采用醋酸纖維反滲透膜對(duì)農(nóng)藥含砷廢水(質(zhì)量濃度500～700 mg/L)進(jìn)行處理，除砷效率達(dá)到97.9%〔1〕。夏圣驥等在室溫條件下用納濾膜對(duì)含砷廢水進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)納濾膜對(duì)As(Ⅴ)的去除率很高，一般大于90%，且明顯大于對(duì)As (Ⅲ)的去除率。隨著進(jìn)膜水As (Ⅲ) 濃度的升高，納濾膜對(duì)其去除率下降; 而且進(jìn)水的pH 影響納濾膜對(duì)砷的去除，pH 越高，納濾膜對(duì)砷的去除率越高。 P. Brandhuber 等用超濾膜處理含砷廢水，采用一系列的梯次試驗(yàn)，研究了操作條件和水質(zhì)對(duì)除砷效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超濾膜對(duì)砷的去除規(guī)律和 Donnan 模型一致。用該方法進(jìn)行廢水處理，不涉及相變，不需投加其他物質(zhì)，無(wú)二次污染，操作方便，不僅可以達(dá)到凈化的目的，而且出水水質(zhì)一般較高，可用作二次水源。但是該技術(shù)對(duì)設(shè)備、膜、操作條件的要求都很苛刻，目前還主要用于高純水和超純水的制備，工業(yè)規(guī)模的應(yīng)用實(shí)例還比較少。
4 生物法
生物法由于其高效、無(wú)二次污染、處理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在污水處理中具有明顯優(yōu)勢(shì)。砷可以被水體中某些微生物富集和濃縮，也可以被這些生物體氧化和轉(zhuǎn)化，如甲基化，而甲基化后的砷毒性明顯比無(wú)機(jī)砷的毒性降低。生物法就是利用這一特性來(lái)對(duì)砷降毒、脫毒，以解決水體砷污染問題。該方法目前主要是通過在特定培養(yǎng)基上培養(yǎng)菌種，產(chǎn)生一種類似于活性污泥的絮凝結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，與含砷廢水充分接觸，結(jié)合其中的砷而絮凝沉降，然后分離，達(dá)到除砷效果。
楊宏等用已培養(yǎng)成熟的生物除錳濾池對(duì)含 As(Ⅲ)為0.05~0.25 mg/L、Mn2+為0.5~3.0 mg/L 的原水進(jìn)行處理，結(jié)果表明，經(jīng)過15 d 左右的運(yùn)行培養(yǎng)后，濾池表現(xiàn)出了良好的除錳和除砷能力，出水 As(Ⅲ)、Mn2+的質(zhì)量濃度分別為0.02 mg/L 和0.05 mg/L 左右。
菌藻共生體中，藻類和細(xì)菌表面存在許多功能團(tuán)，如羥基、氨基、羧基、巰基等，可與水中的砷共價(jià)結(jié)合，而且藻類易于馴化，能夠耐受高濃度毒物，因而被用于含砷廢水的處理。廖敏等研究了菌藻共生體對(duì)廢水中砷的去除效果，其培養(yǎng)分離所得菌藻共生體中以小球藻為主，菌藻共生體積累砷達(dá)7.47 g/kg。在引入菌藻共生體并培養(yǎng)16 h 后，其對(duì)無(wú)營(yíng)養(yǎng)源的含As (Ⅲ )、As (Ⅴ ) 的廢水除砷率達(dá)80%以上，并趨于平衡;含營(yíng)養(yǎng)源的As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的廢水中，菌藻共生體對(duì)As(Ⅴ)的去除率大于As(Ⅲ)，對(duì) As(Ⅴ)去除率超過70%，但對(duì)A s(Ⅲ)的去除率也在50%以上，在除砷過程中同時(shí)出現(xiàn)砷的解吸現(xiàn)象。在無(wú)營(yíng)養(yǎng)源條件下，對(duì)As(Ⅲ)、As(Ⅴ)混和廢水的除砷率超過80%。
此外，還有活性污泥法，諸多研究表明，活性污泥ECP(胞外多聚物)能大量吸附溶液中的金屬離子，尤其是重金屬離子與ECP 的絡(luò)合更為穩(wěn)定。該方法的除砷效果受砷濃度和價(jià)態(tài)、有機(jī)負(fù)荷、pH、污泥齡以及污泥濃度的影響。而該方法的首要條件是篩選出對(duì)砷有強(qiáng)耐受力和高吸收能力的微生物，楊潔等就成功地篩選到一株菌，該菌株可以在As(Ⅲ)質(zhì)量濃度為500 mg/L 或As(Ⅴ)為1 500 mg/L 的培養(yǎng)基中正常生長(zhǎng)，并顯示出對(duì)As(Ⅲ)具有一定的氧化能力及對(duì)無(wú)機(jī)砷的甲基化能力。未來(lái)我們也有望從土壤中篩選出對(duì)砷有高耐受力及特殊處理效果的混合菌種制成液態(tài)或固態(tài)的產(chǎn)品，向活性污泥中投加來(lái)達(dá)到對(duì)砷的高效處理，用于工業(yè)含砷廢水的凈化。
5 吸附法
吸附法主要是利用吸附劑(具有大的活性表面積或吸附基團(tuán))的強(qiáng)大吸附作用吸附砷，然后通過過濾達(dá)到除砷的目的。該法處理含砷廢水，可以將廢水中砷濃度降至最低水平且不增加鹽濃度，具有處理效率高、吸附干擾小等優(yōu)點(diǎn)，一些性能優(yōu)良的吸附劑還可以實(shí)現(xiàn)再生重復(fù)利用，不會(huì)或者很少產(chǎn)生二次污染問題，在治理污染的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)砷的資源化回收利用，常見的除砷吸附劑可以歸納為6 類。
5.1 活性材料
活性炭、活性氧化鋁等許多活性材料都是廢水處理中常用的吸附劑，目前也被用來(lái)進(jìn)行水體除砷。張萃等〔26〕通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，研究了活性炭對(duì)溶液中砷的去除率。研究表明，其對(duì)溶液(砷質(zhì)量濃度為10 mg/L) 中砷的去除率最大可達(dá)98.6% ，另外 Cr(Ⅵ)離子的存在可提高活性炭對(duì)溶液中砷的吸附去除率。張巧麗等〔27〕以實(shí)驗(yàn)室制備的氧化鐵、經(jīng)硝酸和草酸鐵改性的活性炭12×40(AC 1)為原料，制成兩種氧化鐵/活性炭復(fù)合吸附材料〔FeO/AC-H 和 AC/Fe2(C2O4)〕。采用靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)AC 1、 FeO/AC-H 和AC/Fe2(C2O4)這3 種吸附劑的除砷效果進(jìn)行了研究。孫迎濤等將電廠粉煤灰在200 ℃ 下活化0.5 h 后用于含砷廢水處理，同時(shí)這也是固體廢棄物資源化利用的一條有效途徑。陳云嫩等用骨炭(由脫脂骨頭在隔絕空氣的條件下經(jīng)脫脂、脫膠、高溫灼燒、分揀等多道工序碳化制得的一種無(wú)定型碳)做吸附劑進(jìn)行了除砷實(shí)驗(yàn)研究。該法處理含砷廢水具有吸附和洗脫再生效率高、處理費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但是一些活性材料如粉煤灰，處理后如何將其從溶液中有效分離還是一個(gè)問題。
5.2 黏土類材料
黏土是含鋁、鎂等元素為主的一類硅酸鹽類礦物。其顆粒細(xì)小，且比表面積大，具有很好的物理吸附性和表面化學(xué)活性。有研究者就采用黏土材料或經(jīng)過處理的黏土材料作吸附劑來(lái)處理含砷廢水。那平等〔30〕采用水熱法制備了以四氯化鈦為前驅(qū)物的未經(jīng)熱處理的鈦柱撐蒙脫石，材料顆粒均勻，晶型完整，性能穩(wěn)定，比表面積大，且表面羥基含量多，研究發(fā)現(xiàn)該材料對(duì)水體中的砷酸根有良好的吸附效果。劉建等〔31〕以高嶺土(主要成分是含水硅酸鋁)為原料通過堿熔合得到類似于分子篩的籠狀骨架結(jié)構(gòu)，并將Fe3+通過離子交換吸附負(fù)載在其骨架上實(shí)現(xiàn)改性，利用改性后的吸附劑對(duì)微量含砷水進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)改性高嶺土具有良好的吸附除砷性能，對(duì)含As(V) 5~40 mg/L 的原水，平衡除砷率可達(dá)99%以上，且水中常見共存離子不影響砷的去除效果，無(wú)二次污染。
5.3 稀土類材料
我國(guó)是世界第一大稀土資源國(guó)，利用稀土元素的水合氧化物和稀土鹽類具有較高的吸附陰陽(yáng)離子的能力的特性，開發(fā)以稀土元素為主要吸附成分的新型吸附劑(如將稀土氧化物直接加載在多孔載體上)極具發(fā)展前景。S. A. Wasay 等就以鑭浸漬處理的硅膠作吸附劑研究了其對(duì)砷的吸附效果。謝曉梅等〔18〕研究了稀土元素鈰對(duì)廢水中砷的去除效果。張昱等研制了一種由鈰鐵合成的新型稀土基無(wú)機(jī)除砷吸附劑，并與活性氧化鋁進(jìn)行了飲用水除砷對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)稀土基鈰鐵吸附材料除砷pH 范圍較后者寬，吸附量也較后者大得多，而且除砷效果不受硬度、鹽度和氟離子的干擾;此外還初步探索了砷在金屬氧化物/水界面上的吸附機(jī)制，研究了金屬表面羥基在這一過程中的作用。
5.4 納米材料
納米材料由于其微粒尺寸小(1~100 nm)，因而具有一系列新異的物理化學(xué)特性和比傳統(tǒng)材料更優(yōu)越的特殊性能。如隨著粒徑的減小，表面原子數(shù)、表面積、表面能和表面結(jié)合能都迅速增大。由于表面原子周圍缺少相鄰的原子，較容易與其他原子相結(jié)合而達(dá)到飽和，因而具有很好的化學(xué)活性和很強(qiáng)的吸附金屬離子能力。肖亞兵等研究了納米二氧化鈦對(duì)As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附行為，發(fā)現(xiàn)在pH 為1~ 10 范圍內(nèi)，納米二氧化鈦對(duì)二者的吸附率可達(dá) 99%。喻德忠等研究了納米ZrO2 對(duì)As (Ⅲ ) 和 As(Ⅴ)的吸附特性，發(fā)現(xiàn)在pH 為1~10 范圍內(nèi)，對(duì)二者吸附率均大于98%，納米ZrO2 所吸附的砷可用 0.5 mol/L NaOH 完全洗脫，而且納米ZrO2 對(duì)As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附具有較好的選擇性。彭長(zhǎng)宏等開展了離子液體負(fù)載型碳納米管吸附除砷的研究，聯(lián)合應(yīng)用了萃取和吸附兩種方法。但是該方法處理含砷廢水，材料昂貴而且不宜選擇，目前還未有工程上應(yīng)用的報(bào)道。
5.5 二氧化錳
MnO2是一種中等強(qiáng)度的氧化劑，同時(shí)也是一種新型吸附劑，對(duì)許多環(huán)境污染物有吸附降解性能。梁慧鋒等〔38〕用MnSO4 和KMnO4 反應(yīng)制得的新生態(tài) MnO2 作為吸附劑處理含砷廢水，發(fā)現(xiàn)該吸附劑對(duì) As(Ⅴ)有很高的吸附率和較快的吸附速度，而且 1 mol/L NaOH 溶液作洗脫劑浸泡1 h 后，As(Ⅴ)的解吸率可達(dá)82.7%?？紤]到新生態(tài)MnO2 為粉末狀固體，在回收處理時(shí)容易損失，梁慧鋒等〔39〕制備了大孔和DH 302 兩種MnO2 負(fù)載樹脂，發(fā)現(xiàn)負(fù)載樹脂對(duì) As(Ⅴ)的去除效果比原樹脂有很大提高，尤其是原本對(duì)砷酸根幾乎不具吸附能力的DH 302 樹脂負(fù)載 MnO2 后對(duì)As(Ⅴ)也表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附能力，而且吸附As(Ⅴ)后的2 種負(fù)載樹脂，均能較好地解吸而循環(huán)利用。
5.6 含鐵礦物及載鐵復(fù)合環(huán)境材料
相關(guān)研究表明，鐵及水合氧化鐵對(duì)砷具有很強(qiáng)的選擇性配位能力。有關(guān)零價(jià)鐵、鐵屑、針鐵礦、水合氧化鐵(HFO)等作為吸附劑進(jìn)行除砷的研究均有過報(bào)道，但是這些物質(zhì)顆粒極細(xì)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)水頭損失大，易堵塞，易流失，直接工業(yè)化應(yīng)用比較困難。為解決這一問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開始研究將其固載到多孔固相載體表面來(lái)制備異體復(fù)合環(huán)境材料。目前常見的載體有活性炭、藻酸鹽凝膠、多孔纖維、生物質(zhì)纖維素、硅藻土、樹脂材料等。
趙雅萍等設(shè)計(jì)合成了一類新型載鐵(Ⅲ)-配位體交換棉纖維吸附劑〔Fe(Ⅲ)LECCA〕，結(jié)合配位體交換和親水性纖維素的優(yōu)點(diǎn)，用于飲用水中 As(Ⅴ)和氟的聯(lián)合去除，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該吸附劑能夠高效、高選擇性地去除高砷和高氟飲用水中As(Ⅴ)和氟，且對(duì)As(Ⅴ)顯示出更高的親和能力，對(duì)As(Ⅴ)質(zhì)量濃度為1~40 mg/L 的飲用水，除砷效率高達(dá)99% 以上，用鹽酸溶液洗脫，As(Ⅴ)和氟的洗脫率均為 98%。
K. N. Ghimire 等將橙子榨汁后殘?jiān)?OW)改性后作為載體，然后將Fe(Ⅲ)負(fù)載其上制得新型復(fù)合環(huán)境材料(POW)，研究了該材料作為吸附劑的除砷性能，研究發(fā)現(xiàn)，POW 對(duì)As(Ⅲ)和As(Ⅴ)都具有良好的吸附能力，具有廉價(jià)、環(huán)境友好、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
離子交換樹脂是一種常用的水處理材料，但是目前還未見到有關(guān)對(duì)砷具有高度選擇性和較大吸附容量的單一樹脂材料的報(bào)道。基于鐵及水合氧化鐵對(duì)砷具有很強(qiáng)的選擇性配位能力，眾多研究以樹脂材料作為載體將鐵固(負(fù))載其中，從而使樹脂材料除砷性能大大提高。陳敬軍制備了Fe(Ⅲ)負(fù)載型 D401 螯合樹脂用于去除As(V)，結(jié)果表明，F(xiàn)e(Ⅲ)負(fù)載型D401 螯合樹脂可將1 mg/L 以下的含砷水降至 0. 01 mg/L 以下，并且可通過稀鹽酸較為方便地再生，再生率達(dá)到94%以上。但這種再生方法容易導(dǎo)致Fe(Ⅲ)的流失而尚需進(jìn)一步改進(jìn)。另外，鐵負(fù)載于樹脂材料比較常見的原理一是通過與陽(yáng)離子交換樹脂發(fā)生離子交換反應(yīng)，二是通過與螯合樹脂上的功能原子發(fā)生配位反應(yīng)。目前又有研究將鐵負(fù)載于陰離子交換樹脂上制得新型材料，陳新慶等將水合氧化鐵(hydrated iron oxide，HFO)固載于凝膠型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂N201 上并合成新型除砷吸附劑N201-Fe，研究了該吸附劑對(duì)水體中微量砷的去除效果，發(fā)現(xiàn)N201-Fe 對(duì)As(V)具有很高選擇性，且對(duì)砷的吸附受pH 的影響較小，模擬水中的 As(V)(2 mg/L)經(jīng)N201-Fe 處理后可達(dá)到中國(guó)和美國(guó)的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。潘丙才等以大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂D201 為載體制備出一種基于Donnan 膜效應(yīng)的新型樹脂基水合氧化鐵D201-HFO。研究發(fā)現(xiàn)，該材料對(duì)砷具有良好的吸附選擇性和吸附動(dòng)力學(xué)性能。受污染水體經(jīng)D201-HFO 處理后，砷質(zhì)量濃度可降至10 μg/L 以下，且吸附后的D201-HFO 可被NaOH-NaCl 溶液徹底再生。
目前吸附法在含砷廢水處理領(lǐng)域的研究還主要集中于水體中微量砷的去除或者飲用水除砷，對(duì)高濃度含砷工業(yè)廢水處理方面的應(yīng)用比較少。加緊研發(fā)性能穩(wěn)定、成本經(jīng)濟(jì)且對(duì)砷具備高選擇性和高吸附能力的吸附材料，對(duì)吸附法應(yīng)用于工業(yè)含砷廢水的資源化處理十分必要。
6 總結(jié)與展望
新的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)給我國(guó)的含砷廢水處理技術(shù)提出了更高的要求，目前大多數(shù)企業(yè)普遍采用沉淀法進(jìn)行廢水除砷，但是這種方法只是將污染物由一種形式轉(zhuǎn)移到另一種形式，并沒有徹底的根除污染，對(duì)環(huán)境還存在潛在的危害性，同時(shí)對(duì)廢水中存在的各種有價(jià)物質(zhì)無(wú)法有效回收，這也是一種形式的資源浪費(fèi)。吸附法由于除砷的同時(shí)能夠回收資源，有望成為含砷廢水的主要處理方法。所以含砷廢水處理的研究工作將圍繞以下3 個(gè)方面開展：(1)在企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)，從源頭和工藝過程盡量減少或避免含砷廢水的產(chǎn)生;(2)結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有情況，采用傳統(tǒng)工藝和新技術(shù)聯(lián)合使用，保證出水達(dá)標(biāo);(3)結(jié)合企業(yè)廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，研發(fā)成本低廉且對(duì)廢水中不同成分具有高選擇性的吸附材料，在治理污染的同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水中各種有價(jià)物質(zhì)的分類回收和利用
廣東建樹環(huán)?？萍加邢薰臼且患覍I(yè)從事工業(yè)廢水處理、工業(yè)廢氣處理和環(huán)境修復(fù)的環(huán)保設(shè)備研發(fā)與銷售服務(wù)的企業(yè)。為工業(yè)企業(yè)和市政工程等項(xiàng)目提供工業(yè)廢水處理、工業(yè)廢氣處理、有機(jī)廢氣VOCs處理的一體化解決方案，從“工程設(shè)計(jì)”、“工程承包”、“設(shè)備采購(gòu)”、“安裝調(diào)試”、“耗材銷售”、“運(yùn)營(yíng)管理”、“環(huán)評(píng)辦理”等環(huán)節(jié)提供專業(yè)的差異化服務(wù)，聯(lián)系電話：135 5665 1700。
