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1、西 北 农 林 科 技 大 学 环 境 污 染 化 学 论 文含砷废水的处理 院系：理学院 班级：应化101 姓名：刘丹 学号：2010014601摘要3关键词3前言31. 砷的来源32.含砷工业废水造成的危害43. 含砷工业废水的处理43.1 化学沉淀法43.2 物理法53.2.1 吸附法53.2.1.1改性沸石吸附53.2.1.2 活性炭吸附法63.2.1.3 矿物氧化物吸附63.2.2 萃取法63.2.3 离子交换法除砷73.2.4 电凝聚法处理砷73.2.3 膜交换技术处理砷83.3 生物技术8结论8参考文献9 1 含砷废水的处理摘要：随着经济的发展，砷的使用越来越多，砷污染越来越严重
2、，砷虽是一种人体必需的微量元素，但是过量的砷会对人体产生不良影响，工业废水中含有大量的砷，因此对含砷的工业废水进行处理达到排放标准才能排放，尽量减少对人体和环境的危害，这篇文章主要叙述了砷的来源于危害以及砷的物理、化学、生物处理方法。关键词：砷处理，化学法，物理法，生物法。 前言砷污染是指由砷或其化合物所引起的环境污染1。砷在地壳中主要以硫化物的形式存在，少量独立成矿，绝大部分与金属矿共伴生，在地壳中丰度达5g/I2。砷是一种对人体及其他生物体有毒有害作用的致癌物质。其毒性与它们的化学性质和价态有关。三价砷的毒性比五价砷的高出约60倍3，五价砷在人体内会被还原转化成三价砷。另外，砷在人体内有明
3、显的积蓄性，人体摄入较低量砷化物，经过12 a、甚至十几年或几十年后，有可能会出现砷中毒病症4。因此，含砷废水必须在达到排放标准之后才能排放。水体中的砷含量一直是人们非常关注的问题。不同地方的砷排放标准并不同。欧美和世界卫生组织对于水体中的砷含量严格限度在O01 mgL以下，而美国甚至建议控制在0002 mgL的范围。我国工业排水砷含量不能高于O5 mgL5，城市污水处理厂出水砷含量不能高于01 mgL6。随着经济的快速发展，工、农业生产强度的增加，越来越多的砷污染物排入水环境中，而水又是人所必需的资源，大量的砷已经严重危害了人体健康和环境，含砷废水的有效治理刻不容缓。但是在全球工业飞速发展的
4、背景下，在冶金、化工、制革、医药等行业中。砷的作用越来越大。随着人们对这些行业的要求的提高以及对贫矿的开发，含砷废水的产生量和处理难度日益增大7。开发高效经济的含砷废水处理技术，具有重大的社会、经济和环境意义。砷在自然界储存丰富。具有类金属的特性在许多领域用途广泛，同时砷有着很强的毒性，对人体和环境造成的危害严重8。这篇文章整理了一些常见的砷污染处理的方法。1. 砷的来源砷污染的主要来源为：（1）砷化物的开采和冶炼。特别是在我国流传广泛的土法炼砷，2常造成砷对环境的持续污染；（2）在某些有色金属的开发和冶炼中，常常有或多或少的砷化物排出，污染周围环境；（3）砷化物的广泛利用，如含砷农药的生产和
5、使用，又如作为玻璃、木材、制革、纺织、化工、陶器、颜料、化肥等工业的原材料，均增加了环境中的砷污染量；（4）煤的燃烧，可致不同程度的砷污染9。另外硫酸制备、化工、染料及化学制药、纺织、玻璃、制革等部门的工业废水、废气都含有砷。2.含砷工业废水造成的危害砷有剧毒，少量的砷就会对人体造成很大的伤害，目前很多文献中都已经证明这一问题，砷会对人体健康造成危害，例如：砷会损害人的皮肤，神经和心血管系统也会造成皮肤、膀胱、肾和肺的癌症，所以砷污染已经成为了全球性的问题10,11。另外，在很多文献中有对于砷所造成的事故的调查，1983年10月初,江苏省吴江县某乡冶炼厂发生了一起因含砷工业废水污染饮用水井而招
6、致的急性砷中毒事件。其原因是发生经过 某乡冶炼厂与紧邻的拉丝绳厂共用一口水井12。2006年9月8日,湖南省岳阳县发生了一起导致8万人停水4d的饮水砷污染事件,造成直接经济损失130万元,对居民的生活造成了严重的影响,并在一定范围内影响了社会稳定13。2007年年底,贵州省独山县瑞丰矿业有限公司未经许可,擅自将1 900 t含砷废水直接排入都柳江, 17人出现不同程度的砷中毒,造成该县都柳江境内65 km河段的水体受到污染,使沿河约2万人生活用水困难14。由砷污染引起的事故还有很多，砷污染不仅造成了巨大的经济损失，而且危害人体健康，造成严重的环境污染。3. 含砷工业废水的处理常规的砷处理方式主
7、要有化学法、物理法和生化法，目前，国内外有关处理工业含砷废水的几种常见物化法主要有离子交换法、膜分离法、电解法、氧化法和吸附法等。化学沉淀法是将砷转化为固体，在进行填埋处理，化学沉淀法和物化法容易产生二次污染，但是平均密度为465mg/L的高砷酸废水可以通过预氧化的结合过程， 石灰和铁的化学沉淀作用，以及FMBO的吸附和PACI的絮凝作用有效安全的处理15。生化法又称微生物法，微生物法具有高效、经济且无二次污染等优点，因此，已成为公认的最具发展前景的处理方法。3.1 化学沉淀法As()和As(V)在水溶液中有亚砷酸(H3AsO3)、亚砷酸根(H2AsO3-、HAsO32-、AsO33-)、砷酸
8、(H3AsO4)和砷酸根(H2AsO4-、HAsO42-、AsO43-)等存在形式，其中H3AsO3、H2AsO3-是As()的主要存在形式，H2AsO4-、HAsO42-是As(V)的主要存在形式。因此，可以将溶解在水中的砷转化成砷渣，再进行处理。很多常规化学药剂(石灰、氯化铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、明矾、硫3化钠等)，在适当pH下，可与五价砷反应生成砷沉淀物，其中有些药剂也可与三价砷反应形成沉淀物16。化学沉淀法可细分为两类：一类是将砷沉淀为一种中间产物，然后再转化成砷产品出售17，这种方法可以避免砷沉淀物长期存放过程中可能产生的二次污染；另一类是将砷沉淀为稳定的化合物后存放，这种方法是目
9、前处理砷浓度较高的工业废水使用的最普遍的方法18。化学沉淀法主要有石灰乳中和沉淀法、聚硅酸金属盐混凝沉淀法、中和沉淀法、絮凝共沉淀法、硫化沉淀法、铁盐法等。上世纪90年代以前，大多采用简单的石灰乳中和沉淀法处理含砷废水，但所得的含砷沉淀物(包括砷酸钙等)在尾矿池中反溶，使每升尾矿池废水中砷质量浓度高达几克19，因此目前已较少采用上世纪90年代以前，大多采用简单的石灰乳中和沉淀法处理含砷废水，但所得的含砷沉淀物(包括砷酸钙等)在尾矿池中反溶，使每升尾矿池废水中砷质量浓度高达几克20，因此目前已较少采用。而聚酸金属盐具有较好的絮凝效果是一种新型的无机高分子絮凝剂21。中和沉淀法是加入碱（一般为氢氧
10、化钙），将砷酸转化为不容性盐在进一步处理，此法较为简单，成本较小，因此使用较为广泛。铁盐法多利用三价铁与五价砷在适宜条件下的沉淀反应除砷，仍是目前及今后一段时期内处理砷浓度较高的工业废水的一种主要的方法，处理后的水中砷的质量浓度低于国家一级排放标准数值22。3.2 物理法3.2.1 吸附法吸附法除砷是利用吸附剂从废水中捕集砷，然后再用少量的酸、碱或盐溶液从含砷饱和的吸附剂中把砷洗脱出来，同时使吸附剂获得再生23。近几年，更多的注意力集中在砷移除的吸附过程和各种各样的吸附材料，如生物材料、矿物氧化物、活性炭或聚合物树脂，各种吸附材料已经开始全球研发，吸附过程被认为是最有前途的技术之一24。3.2
11、.1.1改性沸石吸附沸石具有较大的表面积,因此可以作为吸附剂，可以通过将沸石改性而提高它的吸附率。孙忠等25研究发现用05 molL KAI(SO4)2溶液、025 molLAl(SO4)3溶液、05 molL CuCl2溶液和05 molL CuSO4溶液浸泡后的沸石对砷和氟都有很高的吸附率，MENHAJEBENA等26合成了一种改性沸石，该合成沸石对砷有很高的选择性和吸附率。张晖27等人利用斜发沸石这一特性,对其进行改性,结果表明,经十六烷基三甲基溴化铵改性的斜发沸石对砷有很强的去除能力,在pH 78的条件下,改性沸石的吸附容量可达8. 5 mg/g,该方法工艺简单,成本低廉,没有二次污染
12、。3.2.1.2 活性炭吸附法RAJAKOVIC28发现用Ag+和Cu2+预处理过的活性炭可以使As()的吸附量增加，但同时也会减少As(V)的吸附量。邓书平等29利用聚二甲基二烯丙基氯化铵对粉煤灰进行改性处理，研究了用改性粉煤灰去除废水中砷的适宜条件。结果表明，废水pH=7时，改性粉煤灰投加质量浓度0048 gmL，吸附时间为60 min，温度为25，砷的去除率可达903。3.2.1.3 矿物氧化物吸附氧化铝由于表面积较大，而且不溶于水，经常用作净水剂，正因为这种性质，活性氧化铝也可以作为砷的吸附剂，李艳红等30比较了活性氧化铝、活性炭、骨炭、沸石的动态效果,结果发现,在条件一致的情况下,小
13、颗粒活性氧化铝除三价砷效率可达80% ,除五价砷效率达86%;而骨炭只有25%和50%,活性炭为25%和44% ,沸石为10%和30%。表明活性氧化铝除砷效率明显优于其他净水剂。MnO2有较强的氧化性，也有一定的吸附性，MnO2可以先将As()氧化为五价As(),然后将其吸附，此过程即吸附共沉淀的过程。梁慧锋等人31就新生态MnO2 对水中三价砷去除作用进行了研究,发现新生态MnO2 对As( )有很好的去除效果,As ( )的去除是吸附和氧化共同作用的结果,其去除率高、作用速度快,去除效果只受pH 的影响,是非专性吸附过程,陈红等32曾利用MnO2对含As()废水进行了吸附实验，结果表明，M
14、nO2对As()有着较强的吸附能力，其饱和吸附量为4406 mgg(-MnO2)和179 mgg(占-MnO2)，阴离子的存在使MnO2吸附量有所下降，一些阳离子(如Ga3+、In3+)可增加其吸附量，吸附后的MnO2经解吸后可重复使用。可以用作吸附剂的还有很多，如Fe(OH)3和Al(OH)3，纳米技术材料等，有很多研究表明有很多技术可以用于砷的处理33-34，也就是说，活性氧化铝、聚合物阴离子交换，含有铁氧化物涂层的沙吸附，氯化铁凝固，加压处理的铁微粒，铁氧化物参杂的海藻酸，含有锰氧化物涂层的沙粒，高分子配位体交换和零价铁，这些技术已经在实验室或某一领域得到使用，在这些技术中含有铁氧化物涂
15、层的沙粒被认为是一种新兴的除砷技术35。吸附法使用范围广，简便，适用于多各方面砷的处理，是目前研究的热点，但是需要注意的是，若吸附剂吸附能力强脱附就会比较困难，所以选择吸附剂是要综合考虑。3.2.2 萃取法溶液萃取富集方法由于具有特效选择性和高效分离性而成为分离砷的有效方法36。砷的萃取剂很多，针对硫酸体系中的As5+选择磷酸三丁酯(TBP)，主要是由于As5+易被硫酸体系中的TBP萃取，经磁场作用后，TBP的萃取机理没有改变，仍然是通过简单分子萃取。对硫酸体系中的As3+，选择双二一乙基己基磷酸(D2EDTPA)酸性萃取剂37。TBP与D2EDTPA两者协同作用，可以提高砷的萃取率28.使用
