含砷废水化学修复技术


 1离子交换除砷技术

  离子交换树脂吸附法处理含砷废水具有处理效果好、设备简单、操作方便等优点。该法特别对As(V)具有较好的去除效果,对As(11)的去除效果较差。对As(V)的去除能力主要取决于树脂中相邻电荷的空间距离、官能团的流动性、伸展性以及亲水性。

  刘瑞霞等n‘制备了一种新型离子交换纤维,该离子交换纤维对砷酸根离子具有较高的吸附容量和较快的吸附速度,吸附动力学数据完全符合Lang-muir二级速度方程。在所研究的砷浓度范围内,Freundlieh吸附等温式能很好地描述吸附平衡数据。去除砷酸根离子的最佳pH为3.5~7.0。采用NaOH稀溶液可有效洗脱吸附的砷酸根离子。E.Komgold等(培’研究了Purolite-A一505和Relite一490两种强碱型树脂对砷的去除效果,结果发现:树脂的类型、溶液的pH及水中陪伴离子,如SO42-、NO3-~C1一等是影响树脂吸附效果的重要因子。T.S.Anirudhan等{19证实了用从椰子纤维果皮中提取物制成的阴离子交换树脂是一种对水中As(V)去除极其有效的吸附剂。当pH为6.0~8.0,As(V)质量浓度为5~100mg/L时,该吸附剂可有效去除As(V)。

  2电化学动力修复技术

  电化学动力修复技术是利用地下水和污染物的电动力学性质对环境进行修复的新技术。该技术既克服了传统技术严重影响地下水的结构和地下所处生态环境的缺点,又可以克服现场生物修复过程非常缓慢、效率低的缺点,而且投资比较少,成本比较低廉。

  控制阴极区的pH是电动修复技术的关键。S.S.Kim等通过在阳极用石灰控制pH提高了低渗透性土壤中去除多环芳香化合物的效率。R.E.Hiks等利用纯净水不断更新阴极池中的碱溶液也可避免土柱的pH聚焦。H.Lee等采用循环体系将阴极的电解液与阳极的电解液进行中和。来改变电极产生的酸碱对土柱pH的影响,显著改善修复效果。R.

  Lageman∞]研究了As污染土壤的现场电动修复。7个星期可将As的质量分数由开始的(4~5)xl04降至3xl0.A.C.Basha等(21研究发现:在pH为0.64,电力消耗为13.85kW-h/kg时,采用电解法对炼铜废水中砷的去除率达94.8%。

  3单纯预氧化工艺

  As(Ⅲ)的毒性、溶解性、流动性都远大于As(V),且As(Ⅲ)通常以分子形式存在,故各种工艺对As(HI)的去除率都远低于As(V)。因此,在去除以As(Ⅲ)为主的地下水中的砷时通常需要将As(Ⅲ)预氧化为As(V)。

  As(111)一As(V)系统的氧化还原电位为0.560V.因此,曝气或加入纯氧都不能迅速有效地将As(III)预氧化为As(V),而需要添加化学氧化剂。

  主要的化学氧化剂有O和臭氧、氯气、H2O、Fenton试剂、UV/自然光体系、TiO2/IJV等。M.J.Kim等[笠发现:臭氧和H:O:的氧化电位过高,水中的天然有机物(NOM)会通过捕获·OH而极大地减缓氧化反应的速率,因此臭氧不适用于受有机污染严重的水体。M.V.Krishna等∞指出,Fenton试剂、UV/自然光体系、TiO/UV氧化可以很好地氧化水中的As(m),但需要较高的能量,对于小型的污水处理不经济。P.Frank等研究表明,在氯气氧化As(111)的同时,氯气会与水中的天然有机物形成氯化副产物,可能对环境产生危害。

  4氧化吸附同步技术

  近年来,零价铁(Fe0)越来越被人们关注。人们发现Fe0在对As(m)的去除过程中,包含了氧化和吸附两个作用,大大缩短了去除流程。研究表明,在有氧条件下,FeO经过一系列反应,将As(Ⅲ)氧化成As(V),通过生成的Fe(Ⅲ)聚合体对As(Ⅲ)、As(V)的吸附作用以及无定形水合氧化铁(HFO)对As(Ⅲ)、As(V)的共沉淀作用去除砷。

  S.Bang等㈤研究证实,由于较高的溶解氧(DO)和较低的pH能提高Fe.的腐蚀速率,DO和pH对Fe。除砷效果有较大影响。K.Tyrovola等㈣研究表明:PO43-.,NO3-的存在会减缓其对砷的去除速率,且在20~40℃内,温度决定着砷的去除率。S.Chakravarty等(矧制备了一种Fe-Mn二元氧化物,利用五价锰的氧化性和三价铁的强吸附性。能够有效地同时去除As(Ⅲ)和As(V)。实验证实,这种吸附剂对As(Ⅲ)和As(V)均有较高的去除率,最大的吸附量分别为1.77mmol/g和0.93mmol/g.E.De.schamps等㈣对用主要成分是Fe203和MnO2的天然Fe-Mn矿物处理含砷水的效果进行了研究,结果表明该类矿物对As(111)的去除率高于对As(V)的去除率,但其对As(Ⅲ)和As(V)吸附量均不大。D.W.Oscarson等I2S3研究了合成的铁氧化物表面涂有MnO的吸附剂对As(Ⅲ)的氧化性与吸附性,发现其对As(Ⅲ)的吸附量小于单纯铁氧化物的吸附量,同时也低于将铁的氧化物涂在MnO上的吸附剂的吸附量。这种吸附剂几乎不能氧化As(Ⅲ)。