我国饮用水除砷氟技术研究现状

2015年1月第37卷第1期地下水GroundwaterJan．，2015V0l_37N0．1我国饮用水除砷氟技术研究现状赵江涛，周金龙(1．新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆乌鲁木齐830052；2．中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄050061；3．中国地质大学环境学院，湖北武汉430074)[摘要]饮用水砷、氟超标是影响我国农村饮水安全的主要问题之一，近年来我国饮用水除砷、除氟的技术发展迅速，对我国饮用水除砷、氟技术现状进行总结。分别阐述各种技术方法的特点和优劣势。[关键词]饮用水；除砷技术；除氟技术[中图分类号]X131．2[文献标识码]A[文章编号]1004—1184(2015)01—0085—03长期以来，饮用水砷、氟污染已经成为一个世界问题。砷以它的毒性而闻名，饮用水中含有过量的砷会导致人体慢性砷中毒，医学上认为砷是一种癌症诱因，对人类危害极大⋯，全世界大约有20多个国家发现有地砷病病区或高砷区存在，2006年我国颁布新的生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)将饮用水中砷的浓度限值降低到了更为严格的标准10g／L，砷成为我国优先控制的污染物。氟的摄入量超标不仅会导致人体患氟斑牙、氟骨症等疾病，还会引起人体细胞、肾上腺、生殖腺功能的紊乱，严重损害了人体健康J。随着社会经济和工业发展，水体砷、氟污染已成为世界许多国家面临的重要环境和社会问题之一，因此研究饮用水除砷、除氟技术对于保护生态环境、提高人民健康水平具有重要意义。1应用技术1．1除砷技术目前，饮用水除砷技术主要分为物理方法和化学方法，其中物理方法以吸附法、絮凝吸附一沉淀法及膜技术为主；化学方法以离子交换法为主。此外，还有一些其他的方法用于饮用水除砷。1．1．1物理方法1)吸附法吸附法是研究最广泛的饮用水除砷技术之一。该方法是以不溶性的，且具有高比表面积的固体材料作为吸附剂，通过物理、化学吸附等作用，将水中的溶解性砷吸附在吸附剂表面上，从而达到除砷目的。早期常用氢氧化铝或者氧化铝及聚合硫酸铁(PFS)[41等材料作为吸附剂，利用材料本身吸附性去除饮用水中的砷，但是材料相对比较传统和单一。随着科技的发展产生了如负载金属]、稀土改性沸石球]、基于Donnan膜效应的树脂基水合氧化铁]、二氧化钛基]、球形聚苯乙烯基纳米Fe(n1)／Mn(IV)氧化物及纳米材料等一系列新型吸附材料。不论是哪种吸附材料，去除饮用水中溶解性砷都具有处理效率高、抗干扰能力强、吸附剂可再生重复利用、对环境不会造成二次污染等特点。2)絮凝吸附一沉淀法传统絮凝剂是以氧化铝与氢氧化铁为基础，氧化铝可将饮用水中溶解性砷的浓度降至0．O1mg／L以下，其中细粒活性氧化铝吸附饮用水中砷的效果较好，氢氧化铁除砷有稳定的容量，采用粒状氢氧化铁处理饮用水砷时，过滤床吸附容量可达20—40mmol／L，而氢氧化铁和活性三氧化二铝结合后除砷效果更好。后期又出现了以聚合硫酸铁和聚合氯化铝为混凝剂、复合钛盐混凝剂¨、预氧化一化学沉淀法E141等一些新型的絮凝剂，为絮凝吸附一沉淀法去除饮用水中砷奠定了基础。3)膜技术膜技术被认为是水处理中最有前景的技术之一，在对含砷水的处理上也是最有效方法之一。膜分离是根据膜对混合物中各组分的渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的混合气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。通常膜分离技术按压力分为：低压膜如超滤(UF)膜和微滤(MF)膜，高压膜如反渗透(RO)膜和纳滤(NF)膜。其中纳滤(NF)膜是目前除砷技术中使用较为广泛的膜技术。膜技术尤其是反渗透和纳滤膜具有出水水质好、占地面积小等优点，使其在饮用水除砷处理中具有很好的研究与应用前景¨。与此同时，膜除砷产生的浓水的处理、膜的污染及其清洗技术等也是研究的重点，既是实际应用中面临的挑战又是研究的主要瓶颈。1．1．2化学方法一离子交换法[收稿日期]2014—10—20[基金项目】中国地质调查局项目(1212011220982)；新疆自治区水文学及水资源重点学科基金(xjswszyzdxk2010l202)资助[作者简介]赵江涛(1987一)，男，甘肃天水人，在读博士，主攻方向：地下水水质演化与保护研究。[通讯作者]周金龙(1964一)，男，浙江龙游人，教授，博士生导师，主要从事干旱区地下水利用与保护、灌区土壤水一盐运移监测与模拟等研究工作。85第37卷第1期地下水2015年1月离子交换法除砷与物理方法相比是一种较新的除砷技术，王鸣涛等研究的MIEX—DOC离子交换树脂是一种专门针对饮用水处理而发明的阴离子交换树脂，多用于饮用水中溶解性有机物(DOC)及其它阴离子如硫酸根、硝酸根、磷酸根等的去除。该树脂可采用氯化钠或碳酸氢钠再生，其特别之处在于树脂具有磁性，可以聚合成团并很快沉淀，也可以在