除砷技术现状与进展_陈敬军

除砷技术现状与进展陈敬军,蒋柏泉,王伟(南昌大学环境科学与工程学院江西南昌330029)摘要:介绍了砷的危害及污染状况,着重介绍了除砷的各种方法,最后总结了目前除砷技术的不足,并就现状提出展望。关键词:砷污染水除砷混凝离子交换沉淀萃取反渗透1、前言砷广泛分布于自然界的空气、水和土壤中。而砷(包括单质和大多化合物)又是一种剧毒物质(如砒霜)。在澳大利亚、加拿大、智利、美国、阿根廷、墨西哥、孟加拉、日本、原苏联等国,都有高砷中毒的报导;在有1.25亿人口的孟加拉国,有3500-7700万人口因饮用砷污染的水而造成皮肤伤害,这一严重的环境灾害范围甚至超过了1986年的乌克兰切尔诺贝利核泄漏事件;我国的台湾省嘉义县和南台县早在1968年就有砷中毒的报导;新疆的奎屯地区也有1980年当地居民因长期饮用高砷深井水引起地方性砷中毒的调查报告;美国疾病控制中心(CDC)和国际癌症研究机构(LARC)已经将砷确定为第一类致癌物质。为了保证人民的健康,世界卫生组织推荐了0.01ms/L的最新饮用水标准,而我国的生活饮用水砷含量标准也达0,05mg/l。而在世界各国的很多工业生产(如炼铜、氧化锌生产、硫酸生产等)中,都会产生大量的含砷超标废水;而且,很多地区的地下水或地表水的砷含量也大大超过了上述标准。因此,对工业生产中的废水和生活中的饮用水的除砷,是一个关系民生的重要课题[1]。2、现状目前,就国内外的报道,除砷措施主要可概括为混凝法、直接沉淀法、离子交换法、萃取法、反渗透法、生物法等。下面将一一做详细介绍:2.1混凝法该法主要利用混凝剂(具有大的活性表面积)的强大的吸附作用吸附砷,然后过滤或用滤膜除去水中的砷。混凝剂可分为无机和有机两类;最常见和运用最广泛的无机混凝剂是铁盐(如Fe(OH)2、Fe(OH)3、FeCl3、FeSO4等)和铝盐(如Al(OH)3、AlCl3、A12(SO4)3等),还有人用煤渣(主要成分是Si02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,另外还有聚硅酸铁(PFSC)、无机铈铁(稀土基材料)等做混凝剂。为了提高除砷效果,有人用颗粒活性碳、骨碳等做为骨架材料,以铁盐等混凝剂做为基团材料做成的强化除砷剂,在实验中也收到了良好的效果。还有报道把以上所述的方法中的一种或多种结合起来除砷,所得效果也比用12004年6月除砷技术现状与进展DOI:10.14127/j.cnki.jiangxihuagong.2004.02.001单一方法有所提高。而有机混凝剂主要是一些高分子粘合剂(如聚已二烯二甲氯化铵、聚烯丙基二甲基氯化铵等)[2]。另外,在混凝法除砷过程的实验及实际应用过程中,人们发现混凝剂对五价砷(As5+)的去除效果比对三价砷(As3+)去除效果好得多,所以在除砷过程中常对所处理的污水进行预氧化,即把三价砷(As3+)氧化为五价砷(As5+),再进行混凝。常用的氧化剂有漂白粉(含CIO-)、双氧水(H2O2),氯气(C12)、臭氧(O3)、二氧化锰Mn02等。为了提高氧化效果,有时还会加入催化剂促进氧化[3]。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搭放标准,使生活饮用水达到饮用标准。2.2离子交换法由于离子交换法的处理量大,操作简单,分离效果好,有利于有各种有价成份的回收利用,因而越来越广泛的被应用。据国内外的报道,在对低含量含砷水的处理中,较有成效的有无机离子交换剂(如水合二氧化钛,即TiO2·H2O)和有机离子交换剂(如经二价铜离子活化的阳离子交换树脂和聚苯乙烯强碱型阴离子交换树脂)。其中无机离子交换剂水合二氧化钛对除去水中的三价砷有良好的效果,但还未见实际应用的报道[4];而有机离子交换剂聚苯乙烯强碱型阴离子交换树脂在美国新墨西哥州的Albuquerque市在对生活饮用水的除砷中已经得到了实际应用[5]。2.3直接沉淀法利用化学反应直接产生沉淀,然后过滤除去砷。如铁屑法,化学反应如下:3H2SO4+SO2+3Fe3FeSO4+H2S+2H2O3S2-+As3+As2S3此外,还有硫化钠法,除御机理与铁屑法一样,最后一步也是要用S2-与As3+.反应,生成As2S3沉淀,此法已经运用于工业实践中,如贵溪冶炼厂硫酸车间就是用硫化钠法进行初步除砷[6、7、8]。因为As2S3的溶度积不是很小,所以用硫化钠法或铁屑法直接沉淀砷不适用于污水中的微量砷的去除,只适用于对工业生产的高含量砷的污水进行初步除砷,要使工业污水达到排放标准,还要辅助使用混凝法等其它方法除砷。2.4萃取法在用萃取法除砷时,国内外报道最多的就是用磷酸三丁酯(即TBP)做萃取剂,萃取分离铜电解液中的砷,萃取反应为:H3AsO4+H2SO4+TBP+nH2OH3AsO4·H2SO4·TBP