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摘要：砷是自然界中普遍存在的一種元素。采礦冶金、化工生產、農業(yè)以及養(yǎng)殖業(yè)會向環(huán)境中帶入高濃度的砷，隨著水的溶解性和流動性，進入水體環(huán)境中，污染地表水和地下水。砷具有較大的毒性，由此引起的水質污染會危害人類的身體健康。因此，這些含砷廢水必須經過一定的處理，才能夠排放到環(huán)境中。常見的處理技術有物理、化學、生物技術，這三者可以單獨使用處理含砷廢水，也可聯(lián)合使用，以期得到更好的處理效果。

關鍵詞：砷；毒性；廢水；處理

0.引言

在地球上，砷是一種普遍存在的元素，自然界中，砷的豐度排名第20，巖石礦物中砷的分布較多。在自然條件下，巖石中的砷會通過雨水沖刷、水流淋溶、風化作用等逐漸釋放到周圍環(huán)境中。此外，采礦冶金、化工生產、農業(yè)以及養(yǎng)殖業(yè)會向環(huán)境中帶入高濃度的砷。人類大量開采有色金屬，在冶煉的過程中會產生含砷的廢水。同時，化工生產中也產生含砷的廢水。農業(yè)中的砷污染主要來源于除草劑、殺蟲劑，其中，最常見的除草劑就有甲基砷酸鈉。畜禽在養(yǎng)殖過程中為促生長、抗球蟲病等會大量使用一些含砷的飼料添加劑，這些含砷添加劑大部分由于動物的排泄作用進入糞便中。水體中的砷由植物根系吸收作用進入其體內，經食物鏈進入動物體內，最終富集在食物鏈終端——人體內。而當飲用水被砷污染后，會直接對人類造成危害。當砷在人體內累積到一定程度，會使得人體皮膚、消化系統(tǒng)產生癌變、心血管發(fā)生病變、肝腎功能損壞，嚴重地，會導致人死亡。因此，水中砷的污染是目前多數(shù)國家面臨的環(huán)境和健康安全問題，引起全世界環(huán)境學者的普遍關注。含砷廢水的處理刻不容緩，含砷廢水處理技術具有重要而且現(xiàn)實的意義。

1.砷的處理技術

水中砷的去除技術有很多，歸納起來，含砷廢水的處理方法一般分為3個方面：物理法、化學法、生物法。1.1物理法物理法處理含砷廢水主要的技術是物理吸附。吸附的原理是采用比表面積大并且水穩(wěn)定性高的吸附劑，將砷吸附到吸附劑的表面，進而達到處砷的效果。常見的吸附劑有活性炭、粉煤灰、膨潤土、納米二氧化鈦等?；钚蕴恐杏袠O多的微孔，表面積極大，因此吸附效果較好。利用活性炭吸附酸性的含砷廢水較為有效，實驗發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境溫度為25℃，酸性含砷廢水pH為4.5時，經過5h的吸附可以去除水中98%的砷。粉煤灰吸附時，其顆粒表面會發(fā)生放熱反應，因此，低溫時，粉煤灰會自發(fā)吸附水中的污染物砷，表現(xiàn)出較強的吸附能力。膨潤土是一種天然礦物，由于其在水中具有高度分散性，因此吸附能力較強，對砷的去除效果也很明顯。納米二氧化鈦有銳鈦型和金紅石型兩種。由于其具有良好的活性、無毒和低成本，在水處理中常常使用。在吸附砷方面，銳鈦型具有更高的除砷能力，并且其除砷效果不受酸性和堿性的影響，均能達到較好的除砷效率。

1.2化學法化學法

除砷主要是通過金屬離子與砷的反應，使得溶液中的砷的濃度降低。利用砷與多種金屬陽離子形成沉淀，如砷與鈣、鎂、鋁、鐵等形成難容性的化合物，而去除溶液中的砷。常見的沉淀劑有：石灰石、明礬等。石灰石對處理堿性低濃度的含砷廢水具有很好的效果。黃自力等研究發(fā)現(xiàn)，在25oC并且調pH=12，石灰石與砷的摩爾比為6時，經過48h的反應，可以使得溶液中大部分的砷沉淀，砷的去除效率可達99%，達到砷的排放標準。溶液中的砷酸根與明礬中的硫酸根可形成砷鈉明礬石，使得溶液中的砷進行固化。研究表明，砷鈉明礬石固溶體穩(wěn)定性好，在溶液pH接近中性時，砷的浸出濃度低于0.1mg/L，在固砷方面具有潛在的應用前景。此外，化學沉淀前加預氧化處理可達到較好地去除效果，如鐵氧體法。鐵氧體是向含砷廢水中投加鐵鹽，在一定pH、一定溫度下，進行氧化，形成棕色磁性鐵氧體。這種由鐵鹽氧化水解生成的多核絡合物，迅速高效地吸附廢水中的膠體，在吸附架橋等作用下，促進水中的膠體污染物碰撞而絮凝，與砷發(fā)生共沉淀。鐵氧體除砷的效果比普通沉淀法要更好，正是因為其具有吸附沉淀的作用，因而去除效果更佳。除了氧化鐵鹽以外，還可以通過投加高鐵酸鹽除砷。高鐵酸鹽的高氧化性和多相凝聚性使得其能達到氧化和絮凝的雙重效果，處理起來較為簡單。物理法和化學法有時可一起使用，研究表明，當采用氧化-混凝-吸附法處理含砷廢水時，投加偏堿性的FeCl3、次氯酸鈉以及活性炭吸附0.5h，可以使溶液中的砷去除率達99%，處理后水中的砷能達標排放。物理法和化學法作為傳統(tǒng)的廢水處理方法，有著其明顯的處理效果，也有不足之處，例如處理費用高、二次污染大，而生物法處理經濟高效，相對于而言，二次污染小，有著廣闊的應用前景。

1.3生物法生物法

處理含砷廢水一般采用水生植物處理、微生物作用、活性污泥處理等?？捎糜诔榈乃参镉校核J、水浮蓮、海藻，它們對水中的砷有較強的富集作用，利用植物的修復作用除砷，有發(fā)展前景。董曉玲等用水葫蘆吸收無機砷，實驗表明，水葫蘆對無機砷的吸收能力較強，無機砷主要富集在水葫蘆的根部。吸收周期為14天，這對利用水葫蘆具有一定的指導意義。微生物作用是通過將微生物作為電子受體，并利用微生物的自身酶的作用，進而將無機砷甲基化，由于甲基化砷的毒性遠低于無機砷，因此能減小砷的毒性。常用于處理含砷廢水的微生物有：硫酸鹽還原菌、砷酸鹽還原菌、亞砷酸鹽氧化菌，這幾種微生物都表現(xiàn)出了較好的生物除砷效果?；钚晕勰喾ㄔ谖鬯幚碇凶顝V泛，在含砷廢水的處理中也很有效果?；钚晕勰喾ǔ闀r，污泥表面的微生物會選擇性吸附砷，轉而吸收進入細胞內，由此降低水中砷的含量。在水中無機砷的去除方面，溶液中較高濃度的溶解氧會使得活性污泥對三價砷的去除效果優(yōu)于五價砷。

結語

砷的去除一般分為物理法、化學法、生物法，以上這3類方法可以單獨使用，也可以聯(lián)合使用，結合不同的含砷廢水的具體情況采取相對應的處理方法。在實際含砷廢水處理過程中，這幾種方法常常進行組合，以達到最好的處理效果。由于生物處理法高效經濟，二次污染小，在工程中的應用可能性很大，因此作為含砷廢水的主要處理方法，并且具有很好的發(fā)展前景。生物法與物理化學法聯(lián)合使用將是含砷廢水處理的一個重要的發(fā)展趨勢。

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作者：章菲菲 單位：安徽新華學院土木與環(huán)境工程學院