飲用水除砷技術(shù)現(xiàn)狀及展望

飲用水除砷技術(shù)現(xiàn)狀及展望摘要：介紹飲用水含砷對(duì)人體的危害，飲用水去除砷的重要性，著重介紹了目前用于除砷的技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)，最后展望了除砷技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵字：飲用水除砷技術(shù)混凝吸附離子交換展望PresenttsituuationnandProsppectsofArrseniccRemoovalTTechniiquesinPootableeWaterrAbstracct：Thehharmfuulnesssofppotabllewateerconntaminnatedbyarrseniccandtheiimporttanceofarrseniccremoovalaareinttroduccedinnthissartiicle.Thevvariouuspreesentmethoodsoffarseenicrremovaal,advvantaggesannddissadvanntagessareemphaasizedd.Intheeend,tthelaaterddeveloopmentttendeencyoofarssenicremovvalteechniqquesiisproospectted.Keyworrds：potabblewaater;arsennicremmovaltechnniquess;coaagulattion;adsorrptionn;ionn-exchhange;;prosspect..砷（As）是是一個(gè)廣泛存存在并且具有有準(zhǔn)金屬特性性的元素，呈呈灰色斜方六六面體結(jié)晶，有有金屬光澤，既既不溶解于水水又不溶解于于酸，為非人人體必需元素素。砷的毒性性與它的化學(xué)學(xué)性質(zhì)和價(jià)態(tài)態(tài)有關(guān)。單質(zhì)質(zhì)砷因不溶于于水，攝入有有機(jī)體后幾乎乎不被吸收而而完全排出，一一般無(wú)害；有有機(jī)砷（除砷砷化氫的衍生生物外），一一般毒性較弱弱；三價(jià)砷離離子對(duì)細(xì)胞毒毒性最強(qiáng)，尤尤以三氧化二二砷(俗稱信石，砒砒霜等)的毒性最為為劇烈，三價(jià)價(jià)砷進(jìn)入人體體內(nèi)，可與蛋蛋白質(zhì)的巰基基結(jié)合形成特特定的結(jié)合物物，阻礙細(xì)胞胞的呼吸而顯顯毒性作用，而而且三價(jià)砷對(duì)對(duì)線粒體呼吸吸作用也有明明顯的作用；；五價(jià)砷離子子毒性不強(qiáng)，當(dāng)當(dāng)吸入五價(jià)砷砷離子時(shí)，產(chǎn)產(chǎn)生中毒癥狀狀較慢，要在在體內(nèi)被還原原轉(zhuǎn)化為三價(jià)價(jià)砷離子后，才才發(fā)揮其毒性性作用[1]]。砷也是致致癌、致突變變因子，對(duì)動(dòng)動(dòng)物還有致畸畸作用。長(zhǎng)期期飲用高砷水水，會(huì)引起花花皮病或皮膚膚角質(zhì)化等皮皮膚病，黑腳腳病，神經(jīng)病病，血管損傷傷，以及增加加心臟病發(fā)病病。天然水中中的砷來(lái)源于于農(nóng)業(yè)和林業(yè)業(yè)使用砷化合合物藥劑，還還來(lái)源于冶金金、化工、化化學(xué)制藥、制制革、紡織、木木材加工、玻玻璃、油漆顏顏料和陶瓷等等工業(yè)廢水對(duì)對(duì)天然水體的的污染。我國(guó)國(guó)的內(nèi)蒙古、新新疆、臺(tái)灣等等地飲水中含含砷量高達(dá)，嚴(yán)嚴(yán)重超過(guò)我國(guó)國(guó)現(xiàn)行飲水衛(wèi)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)導(dǎo)致地方性砷砷中毒，飲用用水除砷是防防治地方性砷砷中毒的關(guān)鍵鍵措施，所以以，安全、有有效、經(jīng)濟(jì)的的飲水除砷方方法的研究顯顯得尤為重要要。目前，飲用用水除砷措施施主要可概括括為混凝法、吸吸附法、離子子交換法等。下下面將一一做做詳細(xì)介紹：：1混凝法混凝法是目目前在工業(yè)生生產(chǎn)和處理生生活飲用水中中運(yùn)用得最廣廣泛的除砷方方法，并且可可以很好的使使工業(yè)污水達(dá)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，使生活飲飲用水達(dá)到飲飲用標(biāo)準(zhǔn)。最最常見(jiàn)的混凝凝劑是鐵鹽，如如三氯化鐵、硫硫酸亞鐵、氯氯化鐵；鋁鹽鹽，如硫酸鋁鋁、堿氯化鋁鋁、聚鋁；還還有硅酸鹽、碳碳酸鈣、煤渣渣(主要成分是是和有骨架結(jié)結(jié)構(gòu)和微孔)經(jīng)粉碎及高高溫培燒活化化后做混凝劑劑，另外還有有聚硅酸鐵(PFSCC)、無(wú)機(jī)鈰鐵(稀土基材料)等做混凝劑劑。研究表明明，鐵鹽的除除砷效果好于于鋁鹽,而且對(duì)As（Ⅴ）的去除效效果明顯好于于As（Ⅲ），所以在在除砷過(guò)程中中常對(duì)所處理理的水進(jìn)行預(yù)預(yù)氧化，把三三價(jià)As(Ⅲ)氧化為五價(jià)As(Ⅴ)，再進(jìn)行混混凝[2]，為了了提高氧化效效果，有時(shí)還還會(huì)加入催化化劑促進(jìn)氧化化。袁濤等人人[3]通過(guò)正正交試驗(yàn)，觀觀察混凝劑成成分變化、助助凝劑的添加加等因素對(duì)除除砷效果的影影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)當(dāng)混凝劑成分分分別為硫酸酸鐵、硫酸鋁鋁、硫酸鐵與與硫酸鋁聚合合而成的復(fù)合合物（質(zhì)量比比3：1）、硫酸鐵鐵和硅酸鈉的的聚臺(tái)物（含含量約2%）時(shí)，單純純用硫酸鐵的的除砷效果是是最好的，在在待除砷水中中添加活性炭炭或高嶺土對(duì)對(duì)上混凝劑的的除砷效率無(wú)無(wú)明顯增強(qiáng)作作用。但采取取過(guò)濾措施后后．砷去除率率明顯提高，這這說(shuō)明混凝劑劑水解產(chǎn)物形形成的膠體顆顆粒吸附有砷砷，同時(shí)在pH值較高時(shí)鐵鐵離子還會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生大量的氫氫氧化鐵膠體體，這種膠體體具有較大的的比表面和較較高的吸附能能力，能和砷砷酸根發(fā)生吸吸附共沉淀，使使砷的去除率率明顯提高。一一般認(rèn)為，混混凝劑投加后后，能夠促使使溶解狀態(tài)的的砷向不溶的的含砷反應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)物轉(zhuǎn)變，從從而達(dá)到將砷砷從水中去除除的目的。該該過(guò)程可概括括整理成以下下三個(gè)方面：：(1)沉淀作用，水水解的金屬離離子與砷酸根根形成沉淀；；(2)共沉淀作用用．在混凝劑劑水解—聚合一沉淀淀過(guò)程中．砷砷通過(guò)被吸附附、包裹、閉閉合(或絡(luò)合)等作用而隨隨水解產(chǎn)物一一起沉淀；(3)吸附作用，砷砷被混凝劑形形成的不溶性性水解產(chǎn)物表表面所吸附。后2種機(jī)制可能更為重要，因?yàn)樵陲嬎樘幚碇校话鉷H＞5.5，該條件下不易形成沉淀?；炷ǚ椒ǚㄐ枰罅康牡幕炷齽a(chǎn)產(chǎn)生大量的含含砷廢渣無(wú)法法利用，且處處理困難，長(zhǎng)長(zhǎng)期堆積則容容易造成二次次污染，因此此該方法的應(yīng)應(yīng)用受到一定定的限制。2吸附法吸附法是一一種簡(jiǎn)單易行行的水處理技技術(shù)，一般適適合于處理量量大、濃度較較低的水處理理體系。該方方法是以具有有高比表面積積、不溶性的的固體材料作作吸附劑，通通過(guò)物理吸附附作用、化學(xué)學(xué)吸附作用或或離子交換作作用等機(jī)制將將水中的砷污污染物固定在在自身的表面面上，從而達(dá)達(dá)到除砷的目目的。主要的的除砷吸附劑劑有活性氧化化鋁、活性炭炭、骨炭、沸沸石以及天然然或合成的金金屬氧化物及及其水合氧化化物等。李艷艷紅等[4]]比較了活性性氧化鋁、活活性炭、骨炭炭、沸石的動(dòng)動(dòng)態(tài)效果，結(jié)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在在條件一致的的情況下，小小顆?；钚匝跹趸X除三價(jià)價(jià)砷效率可達(dá)達(dá)80％，除五價(jià)價(jià)砷效率達(dá)86％；而骨炭只只有25％和50％，活性炭炭為25％和44％，沸石為10％和30％。表明活活性氧化鋁除除砷效率明顯顯優(yōu)于其他凈凈水劑。凌波波等人[5]]對(duì)強(qiáng)化除砷砷凈水劑進(jìn)行行了除砷試驗(yàn)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，這種以粉粉末活性碳和和不同產(chǎn)地骨骨炭作骨架、改改性后加工而而成的強(qiáng)化凈凈水劑，除砷砷容量及除砷砷效率均比原原材料高50倍，比市售售除砷材料高高10倍，除砷性性能專一，只只去除水中的的砷，不改變變水中其他元元素的組成和和含量，對(duì)原原水pH也無(wú)嚴(yán)格要要求，可以使使用簡(jiǎn)單方法法再生。李曼曼尼等[6]]研究了微波波法磷改性斜斜發(fā)沸石的結(jié)結(jié)構(gòu)及其對(duì)水水中砷的去除除，發(fā)現(xiàn)斜發(fā)發(fā)沸石微波磷磷改性后：(1)晶胞體積收收縮，相對(duì)結(jié)結(jié)晶度降低，比表面積、孔孔體積和微孔孔體積明顯減減小。(2)可以改變沸沸石骨架上原原子的鍵合方方式。(3)除砷量明顯顯增大，去除除水中砷的能能力更強(qiáng)。改改性前，礦樣樣除砷屬表面面物理吸附機(jī)機(jī)理，改性后后，礦樣除砷砷屬陰離子交交換機(jī)理。梁梁慧鋒等人[[7]就新生生態(tài)對(duì)水中三三價(jià)砷去除作作用進(jìn)行了研研究，發(fā)現(xiàn)新新生態(tài)對(duì)As(Ⅲ)有很好的去去除效果，As(Ⅲ)的去除是吸吸附和氧化共共同作用的結(jié)結(jié)果，其去除除率高、作用用速度快，去去除效果只受受pH的影響，是是非專性吸附附過(guò)程，去除除過(guò)程中As(Ⅲ)濃度的減少少符合二級(jí)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程，等等溫吸附過(guò)程程符合Langmmuir和Frunddlich方程，最大大吸附量分別別為50.76、63.7，陽(yáng)陽(yáng)離子、、等的加入，可可以使As(Ⅲ)的去除率接接近100%，和等陰離子與As(Ⅲ)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸吸附，使As(Ⅲ)去除率降低低。還有人用用納米二氧化化鈦、鋁和稀稀土元素的金金屬氧化物或或氫氧化物、鈰鈰鐵復(fù)合材料料等做吸附劑劑除砷[8、9、10]。

用吸附附法除砷效果果易受有機(jī)物物、pH值、水中砷砷的存在形態(tài)態(tài)及濃度、其其它陰陽(yáng)離子子成分及濃度度的影響，且且吸附劑材料料價(jià)格較貴，筆筆者認(rèn)為可采采用適當(dāng)?shù)念A(yù)預(yù)處理措施，如如采用多級(jí)過(guò)過(guò)濾后再使用用吸附劑。3離子交換法法離子交換法法也是一種有有效的脫砷方方法，其運(yùn)用用于除砷也越越來(lái)越廣泛。劉劉瑞霞等[111]制備了了一種新型離離子交換纖維維，該離子交交換纖維對(duì)砷砷酸根離子具具有較高的吸吸附容量和較較快的吸附速速度。胡天覺(jué)覺(jué)等[12]]合成制備了了一種對(duì)As(IIII)離子高效選選擇性吸附的的螯合離子交交換樹(shù)脂，用用該離子交換換柱脫砷，溶溶液脫砷率高高，脫砷溶液液中砷含量完完全達(dá)標(biāo)，而而且離子交換換柱用氫氧化化鈉（含5%硫氫化鈉）作作洗脫液洗滌滌，可完全回回收As(IIII)并使樹(shù)脂再再生循環(huán)利用用。由于離子交交換法投資高高，操作較復(fù)復(fù)雜，原水中中含其它鹽量量較高時(shí)，需需對(duì)原水進(jìn)行行預(yù)處理，需需要酸堿再生生，再生廢水水必須經(jīng)處理理合格后排放放，存在環(huán)境境污染隱患，細(xì)細(xì)菌易在床層層中繁殖，且且離子交換樹(shù)樹(shù)脂會(huì)長(zhǎng)期向向純水中滲溶溶有機(jī)物。4其他方法其他方法如如反滲透法在在對(duì)生活飲用用水進(jìn)行除砷砷的實(shí)驗(yàn)中也也取得了良好好的效果，是是一種有效的的除砷方法，但但該法還只停停留在實(shí)驗(yàn)階階段，實(shí)際中中還未得到應(yīng)應(yīng)用。有利用用電吸附技術(shù)術(shù)去除水中砷砷，也取得了了較好的效果果[13]。還還有用改進(jìn)的的飛灰床過(guò)濾濾去除飲用水水中的砷的方方法，過(guò)濾結(jié)結(jié)果令人滿意意。另外美國(guó)SSolmettex公司成功研研制了一種突突破性的飲用用水納米除砷砷技術(shù)，該技技術(shù)已經(jīng)在美美國(guó)西南部進(jìn)進(jìn)行了多次現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并并成功地展示示了其處理能能力和效果。而而目前熱門的的還有生物除除砷法，該法法具有除砷效效果好，費(fèi)用用低，處理后后二次污染小小等優(yōu)點(diǎn)，但但多用于廢水水除砷，而用用于飲用水除除砷還少見(jiàn)報(bào)報(bào)道。等等。5展望以上所述的的各種方法均均存在著各自自的優(yōu)缺點(diǎn)，隨隨著水質(zhì)的日日益復(fù)雜，今今后的除砷技技術(shù)將朝著多多種藥劑聯(lián)合合使用，幾種種方法結(jié)合處處理的研究方方向發(fā)展，且且需要研究出出高效價(jià)廉的的除砷材料以以適應(yīng)砷的飲飲水標(biāo)準(zhǔn)日趨趨嚴(yán)格的要求求，同時(shí)，生生物除砷法也也將成為具有有發(fā)展前途的的處理方法。此此外，我國(guó)飲飲用高砷水人人群大多居住住于農(nóng)村，所所以迫切需要要用于家庭除除砷器或適于于集中供水的的除砷設(shè)備的的研制。我們們期待著安全全、高效、經(jīng)經(jīng)濟(jì)的除砷新新技術(shù)、新工工藝、新材料料、新設(shè)備的的出現(xiàn)參考文獻(xiàn)：[1]曹曹會(huì)蘭.砷對(duì)人體的的危害與防治治.化學(xué)世界，2003，（10）：559-5560.[2]陳陳敬軍，蔣柏柏泉，王偉.除砷技術(shù)現(xiàn)現(xiàn)狀與進(jìn)展.江西化工，2004，（2）：1-4.[3]袁袁濤,羅啟芳.影響混凝沉沉淀除砷劑效效果的若干因因素及其除砷砷機(jī)理探討.衛(wèi)生研究，2001，30（3）：152-1154.[4]李李艷紅，鄭重重，于廣軍，等等．幾種除砷砷劑除砷效果果比較[J]．內(nèi)蒙古地地方病防治研研究所，1994，19(增刊)：72．[5]凌凌波，李樹(shù)猷猷，朱琦平，等等．強(qiáng)化飲水水除砷劑的研研制[J]．衛(wèi)生研究究，2001，30(3)：155-1157．[6]李李曼尼，楊睿睿媛，吳瑞鳳鳳，等.微波法磷改改性斜發(fā)沸石石的結(jié)構(gòu)及水水中除砷的研研究.環(huán)境化學(xué)，2003，22（6）：591-5595.[7]梁梁慧鋒，馬子子川，張杰，等.新生態(tài)二氧化錳對(duì)水中三價(jià)砷去除作用的研究.環(huán)境污染與防治，2005，27（3）：168-171.[8]肖亞亞兵，錢沙華華，黃進(jìn)泉，等等．納米二氧氧化鈦對(duì)砷(Ⅲ)砷(V)吸附性能的的研究[J]．分析科學(xué)學(xué)學(xué)報(bào)，2003，19(2)：172-1174．[9]歐陽(yáng)陽(yáng)通．稀土材材料氫氧化鈰鈰吸附水中亞亞砷酸與砷酸酸陰離子的特特性效果[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)，2004，25(6)：43-47．[10]張張昱，楊敏，高高迎新，等．．