饮用水砷污染治理的研究进展

课题背景砷的毒性砷的地球物理分布及除砷标准饮用水除砷状况砷的毒性IIIV砷（）地下水无机砷氧化还原电位和pH砷（）地表水一甲基胂酸有机砷二甲基胂酸砷的毒性砷是一种有毒致癌物质单质砷不溶于水，一般无害有机砷(除砷化氢的衍生物外)，一般毒性较弱;三价砷离子对细胞毒性最强二氧化砷(俗称砒霜等)的毒性最为剧烈。对线粒体呼吸作用也有明显的作用易在体内蓄积与蛋白质的琉基结合形成特定的结合物，阻碍细胞的呼吸五价砷毒性不强在体内被还原转化为三价砷离子后，发挥毒性作用蓄积倾向低，主要经肾脏较快排泄砷的地球物理分布及除砷标准澳大利业、加拿大、美国，日本都有高砷水中毒报告中国的台湾、新疆、内蒙、云南、贵州、山西、吉林等10个省，饮用水高砷区。饮用水砷的最大允许浓度从0.05mg/L提高到0.01mg/L饮用水除砷状况美国建有除砷的饮用水处理厂中国一些地区有除砷的饮用水处理厂饮用大型水厂处理水困难需要效果好，费用低的小型设备除砷砷在水中存在形式砷在水中主要以三价或五价的砷酸盐类存在的电离pKal=2.24pKa2=6.76pKa3=11.60的电离pK’a1=9.23pK’a2=12.10pK’a3=13.4134HAsO13424KaHAsOHAsOH22244KaHAsOHAsOH32344KaHAsOAsOH33HAsO13323KaHAsOHAsOH22233KaHAsOHAsOH32333KaHAsOAsOH砷酸的酸性相对更强亚砷酸的酸性则较弱在酸性条件下吸附剂对As(V)的吸附要强在碱性条件下As(III)的吸附能力要强去除As(III)的较难的原因分子状态存在亚砷酸要在较强碱性条件解离为阴离子碱性下吸附剂表面羟基化严重，带较多负电，不利于吸附与吸附剂表面的金属进行配位络合配位络合作用，对其有排斥作用砷的氧化三价砷相对于五价砷来说脱除比较困难在砷脱除之前应该将As(III)氧化为As(V)空气或者纯氧氧化臭氧及活性炭氧化铁和锰化合物氧化微生物氧化法和芳顿试剂法光化学氧化22HO除砷的方法混凝沉淀法吸附法离子交换法生物法膜法混凝沉淀法混凝剂具有大的活性表面积，吸附砷能力强，然后过滤或用滤膜除去水中的砷由于砷（Ⅴ）比砷（Ⅲ）易于发生共沉淀，采用铁盐混凝剂和氧化剂处理工艺33433243()()()FeOHFeClFeSOAlOHAlClAlSO铁盐无机混凝剂铝盐有机混凝剂聚已二烯二甲氯化铵；；；；与铁共沉法加柠檬酸+Fe（II）Fe（0）在水中溶解氧作用下生成氢氧化铁Fe（III）对砷有吸附作用Fe（OH）对砷有沉淀作用Fe（0）是柱状，逐渐腐蚀腐蚀与铁共沉法222(0)1/22()()2FeOHORIFeIIHOOH222()1/4()()1/2FeIIOHORIFeIIIHOOH()(V)AsIIIRIAs23()3()3FeIIIHOFeOHHRI为中间产物22HOOH2O()FeVI吸附法除砷蒙脱土改性的天然沸石活性氧化铝新生态Mn02含铁氧化物二元金属氧化物蒙脱土的结构特点含水铝硅酸盐土状矿物主要成分为氧化硅和氧化铝化学通式为晶体结构由两层硅氧四面体一层铝氧八面体组成晶格内异价类质同象置换241022(Al)()yMgySiOOHnHO蒙脱土的晶体结构蒙脱土层结构•晶层之间以范德华力结合，键能很弱•离子进入层间，引起晶格定向膨胀柱撑蒙脱土柱化过程示意图除砷方法比较及除砷研究展望含砷（Ⅲ）废水的材料及技术的局限性所有的处理技术对As（Ⅴ）去除优于As（Ⅲ）设备复杂吸附过程减慢材料的改进主要围绕金属的不同形态、负载形式展开吸附不可逆，离子二次污染，增设pH调节装置干扰离子的存在絮凝和吸附技术虽应用广泛，但产生大量含砷污泥，易于造成二次污染除砷研究展望新材料的稳定性、高选择性、高富集分离性、廉价性As(III)和As(V)同步去除技术多种除砷技术联合多重去除机理协同的除砷流程低能耗、低成本除砷技术生物除砷技术