饮用水中砷污染的现代治理方法和研究进展

1混凝沉淀除砷法

1.1 铁盐混凝沉淀法 利用FeCl3。在水溶液中易水解成Fe(OH)3。的性质，进行混凝吸附五价砷(A异5+)的方法称为铁盐混凝法。该方法一般采用搅拌、沉淀、过滤五价砷(As5+)，去除。此法最适宜被污染的地面水源地砷去除_6J。

1.2 氧化铁砷体系除砷法

根据化学热力学和电化学原理，可以得出当1.O3≤pH≤5.35时，水中五价砷(As)与三价铁(Fe)形成FeAsO,t

沉淀物。本法是在低pH值的条件下，向水溶液中加入过量的三氯化铁(FeCL3)溶液，使水溶液中的砷酸根离子铁离子形成溶解度很小的FeAsO4，并与过量的铁离子形成的FeOOH羟基氧化铁，吸附沉淀使砷得到去除。本法多用于处理含砷浓度较低的饮用水，且得到的铁砷沉淀物毒性低，化学稳定性强，产渣率低，含砷品位高，可以进行砷回收而不易造成渣的二次污染。

1.3 氯一聚合硫酸铁除砷法 用聚合硫酸铁作为混凝剂去除水中的砷。先往水溶液中加入氯溶液，使得三价砷(As)被氧化为五价砷(As )，这是由于五价砷的盐类比三价砷的盐类溶解度小，且五价砷(As )的毒性比三价砷(As)的毒性小。之后，加入聚合硫酸铁溶液，搅拌放置，出水砷含量可低于饮用水标准，且除砷之后水中的沉淀物仍可作为混凝剂重复使用。本法适宜的pH值为6.5～8.5之间。用这一方法除砷后上清液中铁的残留量和硫酸盐的含量均未超标，不会造成二次污染。

1.4 高铁酸盐除砷法

高铁酸盐作为一种多功能水处理荆，它具有氧化絮凝双重水处理功能。苑宝玲等人用此法取代氯化铁盐法，对其氧化除砷效果进行了研究。试验结果表明，高铁酸盐与砷浓度比为15：1.最佳pH为5.5～7.5，适宜的氧化时间为10mLn，絮凝时间为30mLn。处理后的水样中砷残留量可达到国家饮用水标准;盐度和硬度不干扰除砷过程。与传统的铁盐法和氧化铁盐法对比，高铁酸盐除砷简便，高效，无二次污染，更有利于饮用水的清洁化除砷。L.ee等人 。利用高铁酸钾的强氧化性.先将水中的As。一氧化成As卜，后续投加FeCL.;絮凝共沉降除砷。当As 一：Fe的化学计量比为3：2时.与Fe“一反应符合一级反应动力学方程 .含砷(2.0mg/L )的源水，投加Fe叶0.5～2mg/L ，再以FeCL。为絮凝剂处理，出水达到饮用水标准，但是天然有机物(NOM)的存在会影响砷的去除效果。

1.5 石灰软化法

石灰常常用作高硬度饮用水的软化剂。研究表明，高硬度饮用水中也往往含有较高的砷，而饮用水经过石灰软化后，其中砷也可得到有效去除。但是，石灰软化法去除三价砷(As )的效果远小于去除五价砷(As )的效果，这是由于砷的去除过程常包括带负电荷的砷酸盐被吸附在带正电荷的物质表面，而亚砷酸盐常以中性物H。AsO。存在于大多数的水体中。所以饮用水中三价砷(As+)必须先氧化成五价砷(As )后，l才能更有效地去除饮用水中的砷。石灰软化法通过升高水体的pH值(pH—L0)，有利于碳酸钙的沉淀，并且当水中Mg 的含量很低时，有利于对砷的吸附(去除率为42.5 )。而且当pH值升至1j左右时，若水体中存在Mg ，会产生氢氧化镁沉淀，从而使砷的去除率达到最佳(90%)。研究还表明，只用碳酸钙作软化剂，只能去除极少量的砷(6 )，但加入少量铁后可显著提高砷的去除率(60 ～ 9O )。

2 吸附除砷法

2.1 活性氧化铝吸附过滤法

本方法是一种定形和晶体的氧化铝，零点电位电荷值为8.2，在近中性溶液中对许多阴离子有亲和力，吸附包括表面络合和离子交换。为提高活性氧化铝的除砷效率及容量，宜先加入酸把水调节成微酸性，pH值为5时砷的吸附性最好，然而当考虑到絮凝物时，水的pH值调在6～6.5之间，再进行过滤最为合适。我国大多数高砷地区的水质条件下，采用此种方法可以保证水中的砷含量完全符合卫生标准(o.05mg/L 以下)。并且每立方米(约合830kg左右)粒径为o.4mm～1.2mm的活性氧化铝在处理4000多立方米的水之后，可以进行再生，再生液可选用1 的氢氧化钠溶液，用量为滤料体积的4倍左右。再生后的活性氧化铝可以重复使用。

2.2 海泡石除砷法

采用海泡石除砷技术，海泡石系天然非金属矿物材料。无毒、无有害元素、高效、并能进一步改善饮用水的质量。影响海泡石除砷效果的主要因素有：①天然海泡石的活化.未活化的海泡石对含砷1mg/L 水的去除率仗为1 2.5 ，订1j经过活化的海泡石对含砷lmg，/L水的去除率可达到95%以上;②处理过程中要求待处理的水pH>6.0，否则去除效果欠佳。③吸附作用时间。吸附作用时间超过1h，吸附作用基本达到平衡，此时吸附率稳定在95 ～98 之间。采用海泡石法处理水中砷，不象铁盐混凝法对砷的价态有要求。海泡石除砷法无论是五价砷还是三价砷，都表现出同样优良的去除效果。

2.3 粉煤灰除砷法

粉煤灰作为一种燃煤产生的一种粉尘状废弃物，具有一定的骨架结构和微孔，对许多物质都有一定的吸附作用，利用此特点可达到吸附去除水体中砷的目的 。影响该方法除砷效果的主要因索有：①粉煤灰的高温焙烧活

化。经活化的粉煤灰对砷的去除率与焙烧的温度关系密切，活化焙烧温度越高，对砷的去除率越高。②吸附时间的影响。一般情况下，加入粉煤灰后作用时间越长，去除率越高，不同温度条件下活化的粉煤灰若无限制延长时间，最终的吸附效果是相同的。③粉煤灰的加入量及粒度的影响，粉煤灰用量越大，去除砷的效果越好。除此之外，动态吸附过程中流速以及多级处理等因素也影响除砷效果。粉煤灰除砷法采用以废治废的思想很值得借鉴，且具有工艺简单，来源广泛，价格低廉等特点。

2.4 铈铁吸附剂除砷法

稀土元素的水合氧化物和稀土盐类具有较高的吸附阴阳离子的能力，张昱等人㈣研制了一种由铈铁合成的新型稀土基无机除砷吸附剂，并与常用的除砷滤料活性氧化铝进行吸附平衡比较试验，结果表明，活性氧化铝除砷的最佳pH 为3.5～ S.5，最大吸附量为8.6mgAs;而铈铁吸附剂的pH适用范围广，在pH3～7的范围内具有较高的除砷效能，最大吸附量可达1 6.OmgAs˙g，吸附过程不受硬度、盐度和氟离子的干扰，在饮水除砷中具有较大的应用前景。

2.5 磁性吸附材料除砷法

根据Cu(11)和Fe(L]1)都对砷有较强的亲和性，武荣成等制备了同时含有Cu(Ⅱ)和Fe(111)、可用磁分离方法进行分离回收的磁性吸附材料CuFe ，并对其进行吸附砷的性能研究。结果表明，该吸附剂对砷的吸附能力与溶液pH有关，在弱酸性及中性条件下，吸附砷的能力最强.而对As 的吸附能力比对As 一更强些，在平衡浓度为10tLg/L1.时.其吸附容量可达1H g/ g左右，可以很符动地将水中浓度为1～20m~/1 的As一降到101mg/L以下。负载的As 可较容易地用0.1mol/L NaOH洗脱下来，使吸附剂再生，而As。 则难以洗脱，这与2种价态砷的吸附机理不同有关。

2.6 载铁(Ⅲ)一配位体交换棉纤维素吸附荆除砷法

结合配位体交换与亲水性纤维素的优点，赵雅萍等人设计合成了一类新型载铁(Ⅲ)一配位体交换棉纤维吸附剂[Fe(Cl1]，通过静态和动态吸附实验，研究了饮用水中砷酸钠和氟化钠(氟)联合去除的效果和浓度因素的影响以及吸附剂经过反复吸附一洗脱再生一再吸附后性能的稳定性。结果表明，该吸附剂能够高效、高选择性地联合去除高砷

3 结语

(1)混凝沉淀法简便、易于实施。如与氧化剂相配合，还可同时去除水中的A3+和A5+但缺点是形成含砷废渣，造成对环境二次污染。但当作为饮用水源的地下水或地面水含砷量超过标准，要求净化处理后达到饮水标准要求时。用上述沉淀法处理往往不能满足要求。

(2)吸附法在处理含砷量较低的饮用水时，具有处理效率高、吸附干扰小，特别是在处理高盐度、砷氟共存的水系。而且吸附剂可再生重复使用，不会对环境造成二次污染，缺点是存在作用时间长，处理费用较高等问题，但随着材料科学的不断发展和砷的饮水标准日趋严格的要求，高效价廉的除砷材料必将成为日后除砷改水的主力军。