含砷废水处理研究进展

合集下载

关于含砷废水处理技术的研究

关于含砷废水处理技术的研究

关于含砷废水处理技术的研究作者:何华立来源:《中国化工贸易·下旬刊》2018年第06期摘要:砷是一种有害物质,不仅危害人类身体健康引发癌症,也会危及到其他生物的生存。

随着经济的快速发展,砷的污染越来越严重,特别是采矿,冶金工业。

由于砷的含量过高导致大面积的生物砷中毒,所以,砷的废水处理刻不容缓,砷废水的处理方法的研究也势在必行。

本文主要介绍了几种砷废水处理的技术,以及它们的使用范围,还包括砷废水处理技术的研究方向。

关键词:砷废水;处理;研究进展砷废水处理的方法一般有三种,物理,化学和生物方法。

传统的砷废水处理方法主要是化学沉淀法,此种方法有利有弊,一方面就是价格廉价,应用广泛。

另一方面就是产生的砷化合物会对环境造成二次污染。

目前,砷废水处理技巧注重不产生二次污染,价格低廉,能够处理大面积的废水。

主要有以下几种方法。

1 吸附法吸附法即时利用污染物与材料之间的吸附作用,使污染物可以吸附到材料上,从而可以从水中除去。

一般来说,吸附材料的表面积越大,吸附材料吸附的污染物越多,从而吸附作用越好。

常用的吸附材料有活性氧化铝,活性铁粉,活性炭等。

该种方法简单方便,处理面积较大,是目前应用较广泛的一种方法。

如何处理吸附后的材料是吸附法中最难解决的问题,如果处理不好就会造成二次污染。

一定要合理选择吸附材料,如果材料的吸附能力过强就会处理后的材料容易造成二次污染,吸附能力太弱,污水处理效果不理想。

所以吸附法的研究方向就是开发价格低廉,吸附性合适的吸附材料。

2 光催化氧化法就是利用光催化氧化剂,在一定的条件下使砷能够氧化。

当水体的pH3 电渗析法电渗析法就是将砷废水通过两张极膜,并在两极头端通上电极,使废水中的阴离子和阳离子自由移动。

相同的离子就会移动到同一极,膜的两边最后存在的就会是相同的离子,使砷废水得到净化。

一般两极的极性越高,净化效果越好。

但是,此种方法耗电量较大,设备在水中容易受到腐蚀,使用年限短,成本较高。

吸附法处理含砷废水的研究进展

吸附法处理含砷废水的研究进展

砷俗称为类金属, 是毒性最大的元素之一. 它可通过自然作用和一些人为活动进入水体 . 据 N ria gu 估算, 全球每年由于人类活动排入到水体中的砷为 12 . 0 万吨 , 由于自然作用释放到环 境中的砷为 [ 2] 21 21万吨 ( 其中火山喷发 1 . 72万吨, 海底火山 0 . 49 万吨 ) , 这些将会对人们赖以生存的水环境造成 严重威胁. 目前, 在澳大利亚、 加拿大、 美国、 日本和阿根廷等国都出现了砷中毒事件, 而我国近几年也成 为砷污染严重的国家 , 仅 2008 年就在贵州独山县、 湖南辰溪县、 广西河池、 云南阳宗海、 河南大沙河发生 5 起砷污染事件 , 又于 2009年 1 月在山东省和江苏省交界处的邳苍分洪道发生砷污染事件 . 由于砷污染 一旦形成, 就会通过食物链或地下水、 地面水进入人体或其它生物体严重危害人类健康和整个生态环 境 . 因此, 含砷水的处理已成为全球普遍关注的研究热点 . 本文详细介绍了吸附法处理含砷水吸附剂的研究进展, 并就其未来的研究热点进行展望. 1 吸附法除砷的特点 由于砷对人体和生态环境的危害 , 如何将其有效地从水体中去除倍受人们的关注 . 目前常用的去除 方法有 : 沉淀法 , 膜 处理法 , 吸附 法 , 生物法 , 离 子交换 法 , 氧化法 , 萃 取法 和电凝 聚 [ 10] 法 等. 各种方法均有其自身的特点, 如: 沉淀法除砷技术较为完善 , 应用较为广泛 , 但它处理后会产生 大量废渣, 造成二次污染; 膜处理法对设备和操作技术要求高 ; 生物法中微生物对周边环境的要求很严 格 ; 离子交换法不适宜处理多离子污染的废水 ; 萃取法由于其自身特点, 目前还没有用于工业生产废水 和生活饮用水除砷的报道. 吸附法利用吸附剂提供的大比表面积, 通过砷污染物与吸附剂间较强的亲合 力达到净化除砷的目的. 吸附法由于简单易行、 去除效果好、 能回收废水中的砷、 对环境不产生或很少产 生二次污染 , 且吸附材料来源广泛、 价格低廉、 可重复使用倍受人们关注 , 现已成为研究热点 2 吸附剂种类 2 . 1 矿物吸附剂 沸石 沸石是由硅氧四面体 [ S i O 4 ] 和铝氧四面体 [ A l O4 ] 通过共享氧原子连接而成的一类具有规

除砷技术研究现状与进展

除砷技术研究现状与进展

高级阶段
目前,除砷技术已经得到了高度的发展和优化,一些先进的组合技术和设备被广泛应用于实际生产和处理中。
生物除砷
光催化除砷
组合技术
除砷技术的研究现状
物理除砷技术
02
活性炭吸附
01
活性炭具有高比表面积和丰富孔结构,能高效吸附水中的砷。研究表明,活性炭对低浓度含砷废水有较好的吸附效果,但处理高浓度含砷废水时存在饱和问题。
存在问题和建议
THANKS
感谢观看
吸附法除砷
矿物吸附
02
某些矿物如膨润土、硅藻土等具有较好的除砷效果。矿物吸附法具有成本低、环境友好等优点,但处理高浓度含砷废水时需要大量使用矿物,增加了处理成本。
生物质吸附
03
生物质材料如植物秸秆、微生物细胞等可高效吸附水中的砷。生物质吸附法具有可持续性和环境友好性,但生物质材料的再生和分离困难。
膜过滤法除砷
化学除砷技术
03
氧化法除砷
生物还原
利用某些微生物将砷化合物还原为无害的物质,如硫酸盐还原菌能够将砷酸盐还原为无害的硫化物。
化学还原
利用还原剂如硫酸亚铁、亚硝酸盐等将砷化合物还原为无害的物质。
还原法除砷
利用氢氧化物与砷酸盐反应生成难溶的砷酸盐沉淀,从而去除砷。
氢氧化物沉淀
利用硫化物与砷酸盐反应生成难溶的硫化物沉淀,从而去除砷。
具有较高的吸附效率和良好的选择性,可用于低浓度污染物的处理。
研究现状
已有多项研究报道了纳米材料在除砷方面的应用,如碳纳米管、金属氧化物等纳米材料的制备及其在除砷中的应用。
结论与建议
06
多种除砷技术的研究已取得显著成果,包括化学沉淀法、吸附法、电化学法、膜分离法等,这些方法在不同的应用场景中表现出良好的除砷效果。

从含砷废水中除砷工艺研究进展

从含砷废水中除砷工艺研究进展

第42卷第4期(总第190期)2023年8月湿法冶金H y d r o m e t a l l u r g y ofC h i n a V o l .42N o .4(S u m.190)A u g.2023从含砷废水中除砷工艺研究进展何智颖1,袁君帆1,花 超1,潘浩宇1,祝瑞杰1,曹亦俊1,2,李 猛1,2(1.郑州大学化工学院,河南郑州 450001;2.郑州大学关键金属河南实验室,河南郑州 450001)摘要:概述了含砷废水来源及危害,综述了近年来从含砷废水中去除砷的工艺发展研究现状,主要包括吸附法㊁电絮凝法㊁化学沉淀法㊁生物法㊁电化学高级氧化法的优缺点,以期为含砷废水的高效处理提供思路,促进含砷废水脱砷技术的发展㊂关键词:砷;废水;去除;进展中图分类号:X 703;T F 803.25 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2023)04-0330-05D O I :10.13355/j .c n k i .s f y j.2023.04.002收稿日期:2022-11-30基金项目:国家自然科学基金青年项目(52004252);河南省重点研发与推广专项(科技攻关)项目(212102310600);郑州大学2022年度大学生创新创业训练计划项目(2022C X C Y 097)㊂第一作者简介:何智颖(2001 ),女,大学本科,主要研究方向为固废资源化㊂通信作者简介:李猛(1988 ),男,博士,副教授,硕士生导师,主要研究方向为固废资源化㊂E -m a i l :l i m e n g u b c @o u t l o o k .c o m ㊂引用格式:何智颖,袁君帆,花超,等.从含砷废水中除砷工艺研究进展[J ].湿法冶金,2023,42(4):330-334.近年来,随着有色金属矿产资源的开发及有色金属的冶炼,产生了大量含砷废水,其中的砷主要以无机砷和有机砷形式存在㊂含砷有机物毒性相对较弱,而含砷无机物较稳定㊁不易分解㊁具有一定毒性,其中,砷氧化物及砷酸盐毒性相对较大[1-3]㊂含砷废水经过生态循环累计会对环境和人体造成危害,因此,采取有效方法去除废水中的砷具有重要意义㊂目前,从含砷废水中去除砷的方法主要有吸附法㊁电絮凝法㊁化学沉淀法㊁生物法和电化学高级氧化法[4-6]㊂本文综述了上述除砷方法的研究进展,并总结了各种方法的优缺点㊂1 含砷废水概述砷大多以硫化物的形式夹杂在金㊁铜㊁铅㊁锌㊁锡㊁镍㊁钴矿中㊂目前,含砷金属矿的开采冶炼是含砷废水的主要来源[7],其中,铅㊁锌冶炼企业产生的含砷废水量最大,铅㊁锌冶炼含砷废水中砷质量浓度分别在0.5~20㊁1~6g /L 范围内[8]㊂此外,农业生产中各种农药㊁含砷肥料㊁工业泥污的使用,以及污水灌溉等过程也会产生一些含砷废水[9],这些含砷废水进入土壤中可能影响植物生长㊂2 含砷废水除砷工艺2.1 吸附法吸附法是通过吸附剂对砷的较强亲和力,把含砷废水中砷离子吸附在吸附剂表面,以实现富集除砷[10]㊂该法主要用于处理砷质量浓度小于0.5m g/L 的含砷废水,通常选择表面积较大㊁吸附性能较强且不易溶解的材料作为吸附剂㊂常用的吸附剂有氧化铝㊁活性炭㊁树脂及复合材料等:氧化铝比表面积较大,吸附基团较多,对砷的吸附能力较强;活性炭具有较多的孔隙结构,比表面积大,对砷的吸附性能较好;树脂是利用离子交换及配合反应除砷;复合材料是通过多种吸附物质协同吸附除砷㊂近些年,有关除砷吸附材料的改进研究较多㊂沈舒雨[11]研究了用离子交换树脂及多孔T i 3S i C 2氧化衍生物从强酸水体中吸附除砷㊂结果表明:多孔T i 3S i C 2氧化衍生物在强酸水体中经过水热处理得到的不同晶型T i O 2对砷吸附能力较弱,经过N a O H 处理后性能有所提高㊂W e iY .F .等[12]Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第42卷第4期何智颖,等:从含砷废水中除砷工艺研究进展研究了将过氧单硫酸盐(P M S )和C u F e 2O 4相结合去除砷㊂结果表明:与C u F e 2O 4相比,C u F e 2O 4/P M S 非匀相吸附材料对砷亲和力和吸附能力都更强;C u F e 2O 4/P M S 对砷的吸附量可达63.9m g /g ,远高于C u F e 2O 4对砷的吸附量(A s (Ⅲ)㊁A s (Ⅴ)分别为36.9㊁45.4m g /g)㊂崔智慧[13]以氧化石墨烯为基体合成磁性纳米氧化石墨烯,并将其负载在砂子上合成新型吸附剂,研究在酸性条件下吸附五价砷㊂结果表明:新型吸附剂对砷的平均吸附量是氧化石墨烯负载砂子的100倍,是纯砂子的20倍㊂P l o y c h o m po o 等[14]利用水热浸渍还原氧化石墨烯(r G O )和采用涂覆双钠石型氧化锰(δ-M n O 2)的铁基金属(拉瓦锡研究所材料:M I L -100(铁))有机框架合成了功能化三元复合材料(M I L -100(F e )/r G O /δ-M n O 2),并用于去除废水中的砷㊂结果表明:A s (Ⅲ)和A s (Ⅴ)分别在40m i n 和120m i n 内达到吸附平衡,吸附后废水中砷质量浓度降至5m g /L ;适宜条件下,A s (Ⅲ)和A s (Ⅴ)的最大吸附量分别为192.67m g /g 和162.07m g /g;此外,该吸附剂在p H 为2~9内稳定性较高,饱和吸附剂吸附 脱附循环5次以上可实现完全再生㊂吸附法具有低成本㊁操作简单㊁吸附量大㊁吸附平衡浓度低㊁吸附剂可再生等优点,但吸附材料循环使用有一定困难,吸附率受其他共存离子干扰较大㊂2.2 电絮凝法电絮凝法是在外加电场的作用下溶解金属电极,金属阳离子在水中聚合形成具有吸附能力的物质,对砷进行吸附絮凝,从而降解去除㊂常用的金属电极为铁和铝㊂Z e l i h a 等[15]研究了铁电极电凝聚法除砷,结果表明:在溶液初始p H=4㊁电流密度0.54m A /c m2㊁搅拌速度150r /m i n 的最优条件下电解30m i n,砷去除率可达99.50%㊂L i S .D.等[16]通过优化硫酸盐氯化物或硫酸盐-碳酸氢盐二元盐水(氯化物或碳酸氢盐作为抗衡离子)中的硫酸盐当量分数(0.97或0.875),在长期耗竭 再生循环操作期间,采用标准阴离子交换树脂(A E R )柱工艺去除含砷溶液(ρ(A s )=110μg /L )中痕量砷㊂结果表明:通过铝/铁基化学混凝或电凝聚工艺均可从富砷的硫酸氯化物或硫酸碳酸氢盐废水中选择性去除砷;采用铁基电凝聚(电极间距离9c m ,0.50m A /c m 2,15m i n )和硫酸盐氯化物二元盐水,砷去除率接近100%,去除效果最佳㊂司艳晓等[17]针对传统电絮凝所存在的曝气增氧㊁电极反应能耗高等关键问题,研究开发了空气阴极,并与铁阳极组成电化学氧化 絮凝协同除砷系统,对比了相同电压下新型电化学氧化 絮凝系统与传统电絮凝系统在砷去除效率㊁能耗上的差异㊂结果表明:电压相同时,空气阴极电絮凝系统的电流密度较传统电絮凝系统要高得多;电压为2.0V 时,空气阴极电絮凝系统对A s (Ⅲ)与总砷的去除反应速率常数约为曝气电絮凝系统的3倍;空气阴极电絮凝无需曝气,与曝气电絮凝相比,可节省50%的电极反应能耗和74%的总能耗㊂电絮凝法设备简单易操作,砷去除效率高,不易造成环境污染;但电溶解性阳极材料消耗极大,运行成本较高㊂2.3 化学沉淀法化学沉淀法是通过加入沉淀剂,使废水中的砷与沉淀剂中的金属离子形成难溶沉淀物,以达到除砷的目的[18-19]㊂砷酸盐溶解度低,而亚砷酸盐溶解度较高,因此,通常需将A s (Ⅲ)氧化成A s (Ⅴ)后再进行化学沉淀㊂陈小凤等[20]研究了不同低溶解度砷酸盐,包括砷酸钙(C a -A s 盐)㊁臭葱石(F e A s O 4㊃2H 2O )㊁砷铝石(A l A s O 4㊃2H 2O ),以及含砷明矾石族矿物(砷黄钾铁矾(K F e 3(S O 4)2-x (A s O 4)x (O H )6)㊁砷钠明矾石(N a A l 3(S O 4)2-x (A s O 4)x (O H )6)的砷浸出特性㊂结果表明:用砷钠明矾石固溶体除砷具有很好的中长期稳定性,pH 在5~8内,砷钠明矾石固溶体的砷质量浓度为0.01~0.1m g /L ,远低于低溶解度砷酸盐(砷酸钙㊁臭葱石㊁砷铝石)的砷质量浓度(5m g/L );用砷钠明矾石固溶体固砷可有效去除废水中的砷㊂应国民[21]研究了用两段石灰中和 洗涤 絮凝沉淀工艺和硫化沉淀工艺去除污酸中的砷㊂结果表明:两段中和后,酸溶液中砷质量浓度由13.69g /L 降至360m g/L ;在S /A s 物质的量比为4.5ʒ1㊁反应时间1h ㊁温度50ħ条件下,硫化沉淀工艺对砷的去除率达79.30%㊂D u n gk a e w 等[22]研究了在诱导砷酸盐结合磷酸钙羟基磷灰石(C a (P /A s )H A p )形成的条件下去除废水中的砷㊂结果表明:砷酸盐能在C a (P /A s )H A p 宿主材料形成时替代一部分磷酸㊃133㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.湿法冶金2023年8月盐,砷去除率高达99%;较高的C a/(P+A s)和P/A s物质的量比对除砷有积极影响,但初始阴离子溶液p H(砷形态形成的关键参数)对砷去除影响甚微㊂化学沉淀法脱砷投资少㊁操作简单,但需妥善处理沉淀物,否则会造成严重的二次污染,深度脱砷也较为困难㊂2.4生物法生物法除砷主要包括微生物氧化法及植物修复法等[23],可用于除砷的微生物包括细菌㊁真菌及藻菌共生体等[24]㊂生物法是利用微生物㊁沉水植物等生物对砷进行吸附㊁积累和转化,进而降低废水中砷的浓度[25]㊂与化学法相比,生物法无需添加化学药剂,且作用时间长㊁经济环保㊂T a k e u c h i等[26]研究发现M.c o m m u n i s菌株在砷质量浓度达5m g/L的培养基中,砷积累可达2290m g/k g,是砷污染水生物修复的潜在候选菌㊂黄雄英[27]研究发现黄青霉菌在溶液p H=5㊁菌体投放量2.1g/L条件下反应96m i n,A s(Ⅲ)去除率达34.3%㊂郭盾[28]研究了库克菌㊁变形菌和芽孢杆菌等的耐砷性能,通过外加砷源筛选出的高耐砷菌的除砷效果,结果表明:高耐砷菌对A s(Ⅲ)具有很高的耐受性,除砷效果较好㊂A b d u r等[29]研究了A s(Ⅲ)和F e(Ⅱ)的生物氧化,通过批量试验评估F e氧化细菌(L e p t o t h r i x s p p.)对A s(Ⅲ)的氧化效果,并用椰子壳支撑介质的固定床下流生物柱,考察了水中A s(Ⅲ)和F e(Ⅱ)的联合去除效果㊂结果表明:氧化和共沉淀过程可将A s(Ⅲ)质量浓度从500μg/L降至10μg/L 以下,水力停留时间为120m i n㊂潘义宏等[30]研究了用沉水植物处理含砷废水㊂金鱼藻㊁黑藻㊁小眼子菜㊁八药水筛分别富集砷后,每种植物体内砷质量分数分别为(150ʃ7.3)㊁(179ʃ35)㊁(92ʃ31)㊁(265ʃ21)m g/k g,这4种沉水植物对砷富集能力较强㊂陈国梁等[31]研究了用苦草富集废水中的砷,结果表明,苦草对砷有较好的富集效果:3d内砷富集系数即可达较大值;第14d砷质量浓度可降至2m g/L,砷富集系数超过200㊂生物法具有成本低廉㊁环境友好㊁修复效果明显等优点,应用广泛[32-33]㊂植物修复要求所选植物对重金属有较高的耐受性,具有分布广泛㊁易于获取及生命力顽强等优点;微生物对外界环境的要求较为严格,导致其实际应用受到制约㊂2.5电化学高级氧化法电化学高级氧化技术是近年来发展较迅速的高级氧化技术之一,可产生具有强氧化能力的H2O2㊁羟基自由基㊁活性氯等强氧化性物种㊂采用该法处理含砷废水时,A s(Ⅲ)可被羟基自由基氧化为低毒性的A s(Ⅴ),进而实现砷的高效转化㊂该法主要分为阳极氧化法㊁电芬顿氧化法及类芬顿法等[34-36]㊂X u eY.D.等[37]采用水热法合成碳基M o S2超薄纳米薄片,制备改性碳毡电极,并将其用作双电子氧化还原反应阴极,氧化去除碱性介质中的A s(Ⅲ)㊂结果表明:M o S2中含有丰富的M o O 键,使双电子氧化还原反应催化性能㊁导电性和亲水性明显增强;M o S2修饰电极在电氧化过程中具有良好的稳定性,A s(Ⅲ)氧化转化率可达99.8%㊂L u oY.等[38]研究了电化学法去除高砷粉煤灰中的砷㊂通过纳米级M o S2/r G O与聚四氟乙烯制备改性复合阴极,利用溶解氧和气态氧进行双电子氧还原反应,协同氧化去除高砷粉煤灰溶液中的A s(Ⅲ)和C r(Ⅲ)㊂结果表明:改性阴极具有较高的催化活性,在电流密度8.41m A/c m2㊁启动电位-0.53V条件下,135m i n后砷去除率为96.1%㊂朱昱还[39]研究了氧化石墨烯负载硫化纳米零价铁(S-n Z V I@G O)去除土壤淋洗液中A s(Ⅲ),结果表明:溶液中的分子氧对S-n Z V I@G O 去除A s(Ⅲ)有显著影响,有氧条件下砷最大吸附量高达444.68m g/g㊁砷去除率为91.2%,远远高于无氧条件砷去除率(44.79%)㊂L iM.等[40]通过添加炭黑和聚四氟乙烯乳液对碳毡阴极进行改性,通过电化学高级氧化法去除废水中的砷㊂结果表明:在N a O H质量浓度75g/L㊁温度25ħ条件下反应90m i n,砷去除率可达98.4%,明显高于碱浸出工艺的砷去除率(80.69%)㊂L a n H.C.等[41]采用静电纺丝方法制备F e C x/N掺杂碳纤维复合材料(F e C x/N C N F s),并用作电芬顿法降解二甲基砷酸盐(D MA)的催化剂和A s(Ⅴ)吸附剂,结果表明:D MA可被F e C x/N C N F s氧化成A s(Ⅴ),反应360m i n后, D MA降解率达96%;最佳试验条件下,溶液中残留A s(Ⅴ)质量浓度低于0.01m g/L的允许限值㊂C h e n M.Q.等[42]研究了F e(Ⅲ)/C a O2芬顿技术同时氧化脱除亚砷酸盐,结果表明:亚砷酸盐㊃233㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.第42卷第4期何智颖,等:从含砷废水中除砷工艺研究进展氧化率可达100%,砷去除率达95.8%,优于传统技术;在p H 为3~9条件下,㊃O H 和1O 2及C a O 2衍生的C a (Ⅱ)对A s (Ⅲ)的氧化均起到重要作用,C a -F e 初生胶体的形成有利于砷的去除㊂Z h a n g P .等[43]研究了负载S n O 2的T i 基T i O 2纳米管(T i /T i O 2N T s /S b -S n O 2)为阳极氧化A s (Ⅲ)的性能和机制,并考察了电絮凝(E C )对总砷的去除效果㊂结果表明:阳极T i /T i O 2N T s /S b -S n O 2对As (Ⅲ)氧化性较好,电化学活性持久;针对含6.67μm o l /L A s (Ⅲ)的废水,在电流50m A 时反应60m i n ,A s (Ⅲ)可完全被氧化为A s (Ⅴ);电流小于30m A 时,电子转移起主要作用,电流大于30m A 时,羟基自由基氧化作用随电流增大而增大;A s (Ⅲ)完全被氧化为A s (Ⅴ)后,通过改变电极极性,在同一反应器中,E C 能高效去除总砷,去除效率随电流增大而升高,阳极氧化在O 2限制条件下可有效提高EC 对废水中A s (Ⅲ)的去除效果㊂3 结束语随着有色金属矿产资源的开采和冶炼,不可避免产生含砷废水㊂目前,从含砷废水中去除砷的方法较多,但各有优缺点㊂吸附法操作简单,吸附量大,但吸附材料的循环使用是难点;电絮凝法除砷操作环境友好,不易造成环境污染,但是能耗高;化学沉淀法除砷价格低廉,但砷的深度脱除有一定困难;生物法除砷对于含砷废水砷浓度适用范围广,可再生利用,但微生物对外界生存环境要求较严格,使应用受到制约;电化学高级氧化技术原位可产生活性氧,能有效避免外加添加剂的污染且砷转化率高,是一种极具潜力的砷脱除方法,建议今后对电化学高级氧化过程中的电极及操作参数进行深入研究,以进一步提高砷的去除率,有效解决含砷废水的砷污染问题㊂参考文献:[1] 罗铭宇,张丽娜,杨海艳,等.废水中砷去除的研究进展与展望[J ].精细化工中间体,2018,48(6):1-5.[2] 肖细元,陈同斌,廖晓勇,等.中国主要含砷矿产资源的区域分布与砷污染问题[J ].地理研究,2008(1):201-212.[3] 袁露成,龚傲,吴选高,等.过渡金属氧化物去除水中砷的研究进展[J ].湿法冶金,2020,39(3):175-181.[4] 廖家隆,张喆秋,陈丽杰,等.含砷废水处理研究进展[J ].有色金属科学与工程,2018,9(1):86-91.[5] 陈芳芳,陈辉.用双氧水氧化 铁盐沉淀法从含砷废水中去除砷试验研究[J ].湿法冶金,2022,41(4):372-375.[6] 刘旭.电絮凝法去除水体中砷的研究[D ].杭州:浙江工业大学,2020.[7] 雷润龙.氧化镁复合吸附剂的制备及其除砷性能研究[D ].武汉:中南民族大学,2021.[8] 闫斐,王雁行,王垂涨.探究铅锌冶炼企业含砷废水的处理技术[J ].皮革制作与环保科技,2022,3(13):133-135.[9] 王瑶瑶,郝毅,张洪,等.珠三角地区大米中的镉砷污染现状及治理措施[J ].中国农学通报,2019,35(12):63-72.[10] 范荣桂,郜秋平,高海娟.吸附法处理废水中砷的研究现状及进展[J ].工业水处理,2013,33(4):10-12.[11] 沈舒雨.应用于酸性水体除砷的吸附材料及性能研究[D ].杭州:浙江工业大学,2019.[12] W E I Y F ,L I U H ,L I U C B ,e ta l .F a s ta n d e f f i c i e n tr e m o v a l o f A s (Ⅲ)f r o m w a t e r b y C u F e 2O 4w i t h p e r o x y m o n o s u l f a t e :e f f e c t s o f o x i d a t i o n a n d a d s o r p t i o n [J ].W a t e rR e s e a r c h ,2019,150:182-190.[13] 崔智慧.磁性氧化石墨烯负载砂子对水中A s (Ⅴ)的动态吸附研究[D ].长沙:湖南大学,2014.[14] P L O Y C H OM P O OS ,C H E NJD ,L U O HJ ,e t a l .F a s t a n de f f i c i e n ta q u e o u sa r s e n i cr e m o v a lb y f u n c t i o n a l i z e d M I L -100(F e )/r G O /δ-M n O 2t e r n a r y c o m p o s i t e s :a d s o r p t i o n pe rf o r m a n c e a n dm e c h a n i s m [J ].J o u r n a l o fE n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s ,2020,91(5):22-34.[15] Z E L I H A C B ,R E C E P B ,E R D E M Y A ,e ta l .E f f e c to fs o m eo p e r a t i o n a l p a r a m e t e r so nt h ea r s e n i cr e m o v a lb y e l e c t r o c o a g u l a t i o n u s i n g ir o n e l e c t r o d e s [J ].J o u r n a lo f E n v i r o n m e n t a l H e a l t h S c i e n c e &E n g i n e e r i n g ,2014,12(1).D O I :10.1186/2052-336X -12-95.[16] L IS D ,Y A N G X Y ,WA N G Z X ,e t a l .E f f e c t s o fc o u n t e r i o n t y p e o n s e l e c t i v e a r s e n i c r e m o v a l p r o c e s s c o m b i n i n g st a n d a r d a n i o ne x c h a n ge r e s i n w i t he l e c t r o c o a g u l a t i o nf o r p o l l u t e dg r o u n d w a t e r [J ].J o u r n a l o f C l e a n e rP r o d u c t i o n ,2023,385.D O I :10.1016/J .J C L E P R O .2022.135762.[17] 司艳晓,徐孝轩,胡家硕.电化学氧化 絮凝系统协同去除水中砷的研究[J ].中国给水排水,2021,37(17):50-56.[18] 刘恒嵩,彭玉玲,林森,等.砷在碱性废水中的存在形式及处理工艺[J ].科技与企业,2014(18):173-174.[19] 谢昊,郭持皓,王含渊.钴溶液硫化沉淀法除砷的热力学研究[J ].中国有色冶金,2013,42(6):64-66.[20] 陈小凤,周新涛,罗中秋,等.化学沉淀法固化/稳定化除砷研究进展[J ].硅酸盐通报,2015,34(12):3510-3516.[21] 应国民.沉淀法脱除污酸中砷的研究[D ].昆明:昆明理工大学,2016.[22] D U N G K A E W W ,H A L L E R K J ,F L O O D A E ,e ta l .A r s e n i c r e m o v a lb yp r e c i p i t a t i o n w i t hc a l c i u m p h o s p h a t e h y d r o x y a p a t i t e [J ].A d v a n c e d M a t e r i a l s R e s e a r c h ,2012,1768.D O I :10.4028/w w w.s c i e n t i f i c .n e t /AM R.506.413.[23] 蒋敏敏,张学洪,张欢,等.砷污染水体的微生物处理机理㊃333㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.湿法冶金 2023年8月及应用研究进展[J ].工业安全与环保,2016,42(12):55-58.[24] 孟博,耿存珍.微生物法处理含砷废水研究进展[J ].水处理技术,2013,39(11):5-9.[25] 张磊,潘子安.废水中砷的处理技术研究进展[J ].广东化工,2019,46(16):126.[26] T A K E U C H IM ,K AWA H A T A H ,G U P T A L P ,e ta l .A r s e n i c r e s i s t a n c e a n d r e m o v a l b y m a r i n ea n dn o n -m a r i n e b a c t e r i a [J ].J o u r n a lo fB i o t e c h n o l o g y ,2007,127(3):434-442.[27] 黄雄英.水体除砷真菌分离筛选及除砷机理初探[D ].昆明:云南大学,2018.[28] 郭盾.高耐砷菌株的筛选及其除砷性能初步研究[D ].昆明:云南大学,2015.[29] A B D U RR ,M DS ,HU S N A I N H ,e t a l .A r s e n i c r e m o v a l b yi r o n -o x i d i z i n g b a c t e r i a i n a f i x e d -b e d c o c o n u t h u s k c o l u m n :e x p e r i m e n t a l s t u d y a n dn u m e r i c a lm o d e l i n g[J ].E n v i r o n m e n t a lP o l l u t i o n ,2020.D O I :10.1016/j .e n v po l .2020.115977.[30] 潘义宏,王宏镔,谷兆萍,等.大型水生植物对重金属的富集与转移[J ].生态学报,2010,30(23):6430-6441.[31] 陈国梁,冯涛,李志贤,等.苦草对砷的富集作用[J ].生态学报,2017,37(14):4671-4675.[32] 廖晓勇,陈同斌,阎秀兰,等.提高植物修复效率的技术途径与强化措施[J ].环境科学学报,2007(6):881-893.[33] 赵余莉.土壤污染治理中植物修复技术应用研究[J ].农村经济与科技,2022,33(6):39-41.[34] 刘伟.芬顿氧化法处理废水研究[J ].中国资源综合利用,2016,34(11):36-37.[35] 邹亚辰,贾小宁,冉浪,等.零价铁类芬顿法处理含低浓度重金属离子有机废水[J ].化学反应工程与工艺,2021,37(2):167-174.[36] 邹亚辰,李春琴,张庆芳,等.高级氧化法处理含络合态重金属废水研究进展[J ].应用化工,2022,51(7):2064-2068.[37] X U EY D ,Z H E N G S L ,Z H A N H G Y ,e ta l .R e i n f o r c e dA s (Ⅲ)o x i d a t i o n b y t h e i n -s i t u e l e c t r o -ge n e r a t e d h y d r o g e n p e r o x i d e o n M o S 2u l t r a t h i nn a n o s h e e t sm o d if i e d c a r b o nf e l ti n a l k a l i n e m e d i a [J ].E l e c t r o c h i m i c a A c t a,2017,252:245-253.[38] L U O Y ,WU Y H ,HU A N G C ,e t a l .G r a ph i t e f e l t i n c o r po r a t e d w i t hM o S 2/r G O f o r e l e c t r o c h e m i c a ld e t o x i f i c a t i o n o f h i g h -a r s e n i c f l y a s h [J ].C h e m i c a l E n g i n e e r i n g J o u r n a l ,2020,382.D O I :10.1016/j .c e j.2019.122763.[39] 朱昱还.氧化石墨烯负载硫化纳米零价铁对土壤淋洗液中砷,锑污染的去除研究[D ].长春:吉林大学,2022.[40] L IM ,Y U A NJ F ,L I UBB ,e t a l .D e t o x i f i c a t i o n o f a r s e n i c -c o n t a i n i n g c o p p e r s m e l t i n g d u s t b y el e c t r o c h e m i c a l a d v a n c e d o x i d a t i o n t e c h n o l o g y [J ].M i n e r a l s ,2021,11(12).D O I :10.3390/M I N 11121311.[41] L A N H C ,L IJF ,S U N M ,e ta l .E f f i c i e n tc o n v e r s i o no fd i me t h yl a r s i n a t e i n t o a r s e n i c a n d i t s s i m u l t a n e o u s a d s o r p t i o n r e m o v a l o v e r F e C x /N -d o p e d c a r b o n f i b e r c o m po s i t e i n a n e l e c t r o -F e n t o n p r o c e s s [J ].W a t e r R e s e a r c h ,2016,100:57-64.[42] C H E N M Q ,C H E N Z H ,WU P X ,e ta l .S i m u l t a n e o u so x i d a t i o na n d r e m o v a l o f a r s e n i t e b y F e (Ⅲ)/C a O 2Fe n t o n -l i k et e c h n o l o g y [J ].W a t e r R e s e a r c h ,2021,201.D O I :10.1016/J .WA T R E S .2021.117312.[43] Z HA N GP ,T O N G M ,Y U A N S H ,e t a l .T r a n s f o r m a t i o na n dr e m o v a lo fa r s e n i c i n g r o u n d w a t e rb y s e q u e n t i a la n o d ic o x id a t i o na n de l e c t r o c o a gu l a t i o n [J ].J o u r n a lo fC o n t a m i n a n t H y d r o l o g y,2014,164:299-307.R e s e a r c hP r o g r e s s o nR e m o v i n g o fA r s e n i c f r o m A r s e n i c -c o n t a i n i n g Wa s t e w a t e r H EZ h i y i n g 1,Y U A NJ u n f a n 1,HU A C h a o 1,P A N H a o y u 1,Z HU R u i j i e 1,C A O Y i j u n 1,2,L IM e n g1,2(1.D e p a r t m e n t o f C h e m i c a lE n g i n e e r i n g ,Z h e n g z h o uU n i v e r s i t y ,Z h e n gz h o u 450001,C h i n a ;2.C r i t i c a lM e t a l sH e n a nL a b o r a t o r y ,Z h e n g z h o uU n i v e r s i t y ,Z h e n gz h o u 450001,C h i n a )A b s t r a c t :T h e s o u r c e s a n d h a z a r d s o f a r s e n i c -c o n t a i n i n g wa s t e w a t e r a r e s u m m a r i z e d .A n d t h e d e v e l o p m e n t a n d r e s e a r c hs t a t u s o f a r s e n i c r e m o v a l t e c h n o l o g y f r o ma r s e n i c -c o n t a i n i n g wa s t e w a t e r i n r e c e n t y e a r s a r e r e v i e w e d ,m a i n l y i n c l u d i n g t h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f a d s o r p t i o n m e t h o d ,e l e c t r o f l o c c u l a t i o n m e t h o d ,c h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n m e t h o d ,b i o l o g ic a l m e t h od a n de l e c t r o c h e m i c a l a d v a n c e do x i d a t i o nm e t h o d ,i no r d e r t o p r o v i d e i d e a sf o r t h ee f f i c i e n t t r e a t m e n to f a r s e n i c -c o n t a i n i ng w a s t e w a t e r a n d p r o m o t e th e d e v e l o p m e n t o f a r s e ni c r e m o v a l t e c h n o l o g y.K e y wo r d s :a r s e n i c ;w a s t e w a t e r ;r e m o v a l ;p r o g r e s s ㊃433㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。

含砷废水处理研究进展_含砷废水

含砷废水处理研究进展_含砷废水

《含砷废水处理研究进展_含砷废水》摘要:本文通过对含砷废水的传统处理方法如物化法和化学法进行系统论述,找出其存在的问题,详细考察微生物法处理含砷废水的研究进展,旨在为进一步发展活性污泥法处理含砷废水的处理技术提供重要的参考依据,1化学法处理含砷废水处理含砷废水,目前国内外主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、铁氧体法、硫化物沉淀法等,适用于高浓度含砷废水,生成的污泥易造成二次污染,2物化法处理含砷废水物化法一般都是采用离子交换、吸附、萃取、反渗透等方法除去废液中的砷摘要:含砷废水的传统处理方法,如物理法和化学法的不足之处在于费用高,二次污染大,工程化程度小。

微生物法在含砷废水处理方面的研究取得了显著进展,研究成果已投入工程应用。

本文认为活性污泥法对含砷废水的处理有着广阔的应用前景。

随着冶金和化工等行业发展以及贫矿的开发,砷伴随主要元素被开发出来,进入废水中的砷数量相当大[1]。

据1995年中国环境状况公报报道,95年砷排放量达到1084吨,比94年增长4.4%,1996年中国环境状况公报报道,96年砷排放量达到1132吨,比95年增长4.2%。

含砷废水有酸性和碱性,当中一般也含有其它重金属离子。

砷与铅等共同作用会使废水的毒性更大,国内外都曾发现废水中砷的中毒事件[2]。

含砷废水中砷的存在形态受pH的影响很大,在中性条件下,可溶砷的数量达到最大,随着pH的升高或降低其溶解的数量都将降低。

pH为5.0时,溶液中砷主要以无机砷的形态存在,当pH为6.5时,有机砷为其主要存在形态[3]。

但由于含砷废水的来源并不单一,其成分也是复杂多变的。

含砷废水的处理在六十年代就已得到世人的关注。

如能回收利用则不仅可解决了砷对环境的污染问题,而且经济效益显著,节约资源。

目前,比较系统的处理方法有化学沉淀法、物理法以及新兴的、最具发展前途的微生物法。

本文通过对含砷废水的传统处理方法如物化法和化学法进行系统论述,找出其存在的问题,详细考察微生物法处理含砷废水的研究进展,旨在为进一步发展活性污泥法处理含砷废水的处理技术提供重要的参考依据。

技术:含砷废水技术研究

技术:含砷废水技术研究

技术 | 含砷废水技术研究砷是广泛分布在环境中带有剧毒的类金属元素,主要来源于农药、化肥、生产玻璃制品、冶金工业废物、熔炼和采矿业等[1]。

长期接触砷会导致严重的健康问题,例如角化病、坏疽或癌症等。

《生活饮用水卫生标准》中规定饮用水中砷含量小于等于0.01mg·L-1。

全世界不同的水域环境中受到砷污染影响的人已超过1亿。

因此,人类需要开发一种高效率、低成本的方法从水环境中将As(Ⅴ)溶液去除。

Lee等使用胺掺杂的丙烯酸离子交换纤维去除10mg·L-1的As(Ⅴ)溶液,60min达到平衡状态,去除率为98.5%;Asmel等[6]利用纳米铁离子富集材料(NIIEM)去除1mg·L-1的As(Ⅴ)溶液,2h后去除率达到97%;Li等利用MOF-808纳米晶体去除5mg·L-1的As(Ⅴ)溶液,30min后去除率达到95%。

但都没有高级氧化技术更高效、普遍、彻底。

高级氧化技术因具有操作过程简单、反应物易得、费用低、无需复杂设备、不会分解产生新的有害物质、对后续处理无毒害作用、对环境友好等优点已被广泛使用。

与其他过渡金属相比,Fe2+原料易得、价格便宜,但是体系中过量的Fe2+和硫酸根自由基(SO4-·)会发生反应,使得SO4-·的利用率降低。

零价铁(zerovalentiron,ZVI)可充当铁源,持续释放Fe2+,激活过硫酸钠(sodiumpersulfate,PS)。

且有学者研究发现,使用ZVI作为Fe2+来源比直接加入亚铁盐的效果好,因为ZVI可以附着在固体上形成过滤的效果。

PS因具有高水溶性、成本低廉、易储存、在地下有更好的化学稳定性等优点使其成为最有前景的原位化学氧化剂(ISCO)。

ZVI活化PS是一种成本低廉、高效且环保的技术。

鉴于国内外采用ZVI活化PS处理水体中As(Ⅴ)溶液的研究鲜见报道,本文将采用此方法,通过改变PS和ZVI投加量、反应温度、pH值、As(Ⅴ)溶液初始浓度,分析ZVI活化PS对As(Ⅴ)溶液的去除效果和动力学的影响。

含砷废水处理技术研究

含砷废水处理技术研究

物理法的改进与创新
吸附法
利用吸附剂的吸附作用去除废水中的砷。常用的吸附剂包括活性炭、沸石、硅胶等。该方法适用于处 理低浓度含砷废水,但需要处理大量吸附剂。
膜分离法
利用膜的分离作用将废水中的砷与其他物质分离。常用的膜包括超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。该方 法适用于处理高浓度含砷废水,但需要使用大量膜材料和处理设备。
VS
膜过滤法
利用膜过滤技术将废水中的砷离子截留下 来,从而降低废水中砷的浓度。高效、环 保。适用于处理高浓度含砷废水,但膜过 滤设备成本较高,且需要定期更换膜片。
生物法
生物吸附法
利用生物材料将废水中的砷离子吸附到表面,从而降低废水中砷的浓度。环保、可持续。适用于处理低浓度含 砷废水,但需要使用生物材料,且生物材料再生困难。
04
工程实例分析
化学沉淀法处理含砷废水的工程实例
工程背景
处理方法
工艺流程
处理效果
结论
某化工厂生产过程中产 生大量含砷废水,需要 进行处理以降低对环境 和人类健康的影响。
采用化学沉淀法,通过 投加化学药剂与废水中 的砷离子反应,生成难 溶的砷化合物,再通过 沉淀、过滤等方法去除 。
预处理(去除大颗粒杂 质)→化学反应(投加 药剂与砷离子反应)→ 沉淀(生成沉淀物)→ 过滤(去除沉淀物)→ 排放(达到排放标准) 。
化工术
01
生物处理技术
利用微生物的降解作用,将含砷废水中的有害物质转化为无害物质或
低毒性物质。可以研究高效微生物种群筛选与培养、反应器优化设计
、生物处理与其他技术的组合等。
02
高级氧化技术
通过产生强氧化剂(如羟基自由基)来降解含砷废水中的有机物和无
《含砷废水处理技 术研究》

含砷废水处理研究现状

含砷废水处理研究现状

含砷废水处理研究现状作者:专业:摘要:水中砷含量超标给人类造成了较大的危害,本文总结了近些年来含砷废水的处理方法及发展状况,以及各种除砷技术的优缺点。

关键词:含砷废水;沉淀;吸附;生物法除砷近年来,随着矿冶、皮革、陶瓷、农药等行业的快速发展,水环境中砷的污染日益严重,近来报道的昆明阳宗海事件,既是矿冶造成阳宗海水体砷浓度呈上升趋势,水质由Ⅱ类急剧下降为劣V类,使当地2.6万人的生活用水一度受到威胁。

在自然界中,砷存在四种形态(一III,0,+III,+V)。

在水中,砷的存在形态受pH的影响较大,主要以亚砷酸盐和砷酸盐存在,砷的毒性高度地仰赖它的存在形态,亚砷酸盐的毒性是砷酸盐毒性的25~60倍总的来说砷化物毒性顺序为H As>无机砷化物(+III) >有机砷化(+III) >无机砷化物(+V) >有机砷化物(+V)¨。

砷是人体非必须元素,它的化合物多有毒,关于砷引起的黑足病、角质化等皮肤病以及癌症等,在美国、德国、日本、阿根廷、孟加拉以及新疆、内蒙等国家和地区都有报道,砷污染已成为全球性问题¨’为此,世界各国对水中砷含量制定了严格限定标准;我国颁布的饮用水新标准,已将砷含量从0.05 mg/L提高到0.01 mg/L 以下,污水综合排放标准规定为0.5 mg/L j。

我国仍有近3×10~ 5×10 人饮用水砷含量超标,因此,深度除砷已成为急待解决的问题。

目前,国内外较多的科学家都在致力于水中砷的去除研究,主要的除砷方法可分为化学法、物理化学法和生物法。

本文把近年来除砷的方法或技术总结概况如下。

1 化学法目前国内外处理水中砷的化学方法主要是沉淀法,包括热沉淀法、絮凝沉淀法、铁氧体法等。

常用的沉淀剂有铁盐、铝盐、钙盐、石灰水、硫化物等。

它们的共同特点是在水体中均可以与砷酸根形成硫化砷或砷酸盐沉淀过滤除去。

Jiang 报道了采用FeC1 去除水中的砷,最佳pH是7,As¨的存在严重干扰As¨的去除;Bohroand Merkl 报道了用0.09 mmol/L Fe“处理300g/L含砷废水的去除率达95%,而同样的“仅能处理50%~60%的As¨。

含砷废水治理方法的研究进展_吴烈善

含砷废水治理方法的研究进展_吴烈善
广西科学院学报 Journal o f Guang x i A cademy o f Sciences
2011, 27( 2) : 172~ 174 V ol. 27, N o. 2 M ay 2011
含砷废水治理方法的研究进展 Review on Arsenic Wastewater Treatment Technique
收稿日期 : 2011 03 14 作者简介 : 吴烈善 ( 1966 ) , 男 , 教授 , 主要从事 环境科学 的教学 与研 究。
化工加工行业。砷的主要加工方法有火法加工和湿 法回收 , 湖南、 湖北、 贵州、 云南等地曾采用火法加工 提砷, 此方法采用土窑焚烧毒砂矿 ( F eAsS) , 生成砒 霜 ( As2 O3 ) 蒸气 , 再冷凝结晶即可制得砒霜, 虽然成 本低, 但是造成污染极大[ 5] 。湿法提砷采用硫化物 和铁盐或硫酸 铜等化合物与砷沉淀产 生砷的化合 物 , 比火法提砷更加有效, 且不产生含砷粉尘 , 但是 造成废水中含砷较高, pH 值极低。此外, 硫铁矿的 冶炼以及硫酸厂制备硫酸时常附带产生大量高浓度 酸性含砷废水。含砷废水一般具有以下 3 个特点: ( 1) 废水常呈酸性 , 一般 pH 值 < 2 。( 2) 废水含砷浓 度跨度大, 从 10m g/ L 到 20000mg/ L 不等。 ( 3) 废 水成分 复杂பைடு நூலகம் 常伴有铁、 铜、 铅、 锌等多金属复合污 染 , 治理难度大。本文分别从化学、 物理、 生物技术 和人工湿地 4 个方面介绍含砷废水治理方法的工作 原理、 优缺点及其研究进展。
Abstract: T he principles, advant ages, disadvantag es and resear ch pro gress of arsenic w ast e w at er treat ment t echniques f rom chemical, phy sical, biolog ical t echnolo gy and const ruct ed w et land are intr oduced. Arsenic w ast ew at er t reat m ent t echniques has it s o w n advant ages and disadvantag es, w e should develop a v ariet y of com po sit e t echnolo gies aim ing at dif ferent propert ies of arsenic w ast ew at er t o im pro ve t he r em oval eff iciency and to r educe t he cost. Ac co rding t o t he advant ages and disadvant ag es o f ar senic w ast ew at er t reatm ent t echniques, a combined arsenic r em oval t echno logy t hat can remove arsenic f rom dif ferent t ype o f w ast ew at er should be st udied fo r enhancing ar senic removal r at e and decreasing t he cost o f arsenic rem oval. Key words: w ast e w ater, arsenic, t reat ment t echnolo gy 砷在自然界中存在的形式有 A s( ) 、 A s( ) , 砷化合物主要有有机甲基砷酸 ( M MA ) 、 二甲基砷 酸 ( DM A) 、 三甲基砷酸 ( T MA) 等。有机砷中除了 砷化氢衍生物外一般毒性都较弱。无机砷有剧毒 , 其中三价砷 As( ) 比五价砷 As( ) 毒性约高 100 [ 1] 倍 。近来由于我国工业化的迅速发展, 大量的砷 被开采出来后进入环境水体, 在某些局部地区造成 了砷的大量积累。砷化合物可以从呼吸道、 食道和 皮肤进入人体。进入人体的三价砷化合物能和硫基 作用 , 抑制蛋白酶 的活性并导致 癌症[ 2, 3] 。根据 国 家污水综合排放标准中关于第一类总污染物的最高 允 许 浓 度 排 放 的 规 定, 砷 的 允 许 排 放 浓 度 在 0 5m g/ L [ 4] 以内。因此, 如何降低含砷废水处理成 本, 发展经济、 有效、 环保的除砷技术, 是经济可持续 发展的要求。 我国含砷废水主要来自有色金属的采选冶及砷

有色金属冶炼生产中含砷废水和废渣的治理研究

有色金属冶炼生产中含砷废水和废渣的治理研究

有色金属冶炼生产中含砷废水和废渣的治理研究1. 本文概述随着我国有色金属冶炼行业的快速发展,含砷废水和废渣的治理问题日益凸显。

砷是一种有毒重金属,对人体和环境具有严重的危害性。

在有色金属冶炼过程中,砷主要以硫化物的形式存在,并随废水、废渣排放至环境中,造成严重的环境污染和生态破坏。

研究含砷废水和废渣的治理技术,对保护环境、保障人民健康具有重要意义。

2. 含砷废水和废渣的特性分析在撰写每个小节时,应确保内容详实、数据准确,并且引用最新的研究成果和实际案例。

这将有助于深入理解含砷废水和废渣的特性,为后续的治理方法研究提供坚实的基础。

3. 国内外含砷废水和废渣治理技术综述在中国,有色金属冶炼行业对含砷废水和废渣的处理技术已经取得了一定的进展。

目前,常用的处理方法包括化学沉淀法、吸附法、生物法和膜分离技术。

化学沉淀法,如硫化物沉淀法,通过添加硫化剂使砷形成不溶性的硫化砷沉淀下来。

吸附法则利用活性炭、沸石等吸附剂对砷进行吸附。

生物法通过培养特定微生物来转化或吸附砷。

膜分离技术则通过特殊的半透膜对砷进行分离。

这些方法在处理效率、成本和二次污染方面仍存在一定的局限性。

国际上,发达国家在含砷废水和废渣处理方面有着更为成熟的技术。

例如,美国和加拿大广泛采用离子交换法和电解法。

离子交换法通过离子交换树脂去除水中的砷离子,而电解法则通过电解过程将砷转化成不溶性的形式。

欧洲国家在利用纳米技术处理含砷废水方面取得了显著成果,如使用纳米铁颗粒进行还原沉淀。

同时,生物技术在国外也得到广泛应用,如利用转基因微生物来强化砷的生物吸附和转化。

综合比较国内外治理技术,可以看出国外技术更侧重于高效能、低成本的解决方案,同时也更加注重环境友好和可持续发展。

相比之下,国内技术虽然成本较低,但在处理效率和二次污染控制方面仍有待提高。

未来,结合国内外先进经验,发展低成本、高效率且环境友好的综合治理技术,将是含砷废水和废渣处理领域的重要发展方向。

含砷废水处理研究进展

含砷废水处理研究进展

针 对 目前 国 内外 主 要 含 砷 废 水 处 理 方 法 进 行 了探 讨 , 为 工业 生 产 选 择 合 适 的处 理 方 法 提 供 技 术 参 考 。
收 稿 日期 : 2 0 1 4 — 0 3 — 2 3
作者简介 : 李 春娥 ( 1 9 8 6 ) , 女, 辽 宁沈 阳人 , 硕士 , 主要从事水污染控制与治理技术方面的研究工作 。
2 0 1 4 年5 月
J o u r n a l o f G r e e n S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y
绿 色科 技
第 5期
含砷废水处理研究进展
李春娥
( 新 疆旭 日环境保 护 咨询 有 限公 司 , 新 疆 乌鲁 木 齐 8 3 0 0 0 0 )
[ 3 9 ]鄢
土壤 , 2 0 0 9 , 4 1 ( 4 ) : 5 2 0 ~5 2 4 .
京流域污染治 理 中的应用 研究 [ J ] . 环境 科学 与管 理 , 2 0 0 6 , 3 1
( 4) : 1 2 0 ~ 1 2 3
[ 3 3 ]刘
洋. 不 同人 工 湿 地 基 质 除 磷 效 率 研 究 [ J ] . 安 徽 农 业 科
合物进入环境 , 污染地 表水 、 土壤 , 进而危 害人 体健康 。
吸 附法 是 将 具 有 高 比表 面 积 的 不 溶 性 固 体 材 料 作 吸 附剂 , 通 过 吸 附 或离 子 交换 作 用 将 废 水 中 的砷 化 物 固
因此 , 含砷污染物通过 呼吸道 和皮 肤表 面进入体 内, 进 而 与 体 内硫 基 反 应 , 通 过 抑 制 蛋 白酶 的 活 性 并 导 致 癌

含砷废水处理研究进展

含砷废水处理研究进展

含砷废水处理研究进展
廖家隆;张喆秋;陈丽杰;徐志峰
【期刊名称】《有色金属科学与工程》
【年(卷),期】2018(009)001
【摘要】在环境污染中,砷是最常见、危害最严重的物质之一,其对水资源的污染是一个全球性环境问题,严重威胁着人类健康,含砷废水的处理一直受到人们的广泛关注.文中总结了近年来含砷废水主要处理方法的原理、特点和应用现状,对吸附法和生物法进行了重点阐述,分析了它们的优势与共性,以期在实际处理过程中提供技术支持和帮助.
【总页数】6页(P86-91)
【作者】廖家隆;张喆秋;陈丽杰;徐志峰
【作者单位】[1]江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000;[1]江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000;[1]江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000;[1]江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000
【正文语种】中文
【中图分类】TF111.3
【相关文献】
1.含砷废水处理研究进展
2.含砷废水处理研究进展
3.含砷废水处理研究进展
4.铅锌冶炼企业含砷废水处理技术的研究进展
5.含砷废水处理研究进展
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

含砷废水修复技术的研究(二)

含砷废水修复技术的研究(二)

含砷废水修复技术的研究(二)- 水处理工艺1.4纳滤膜纳滤膜是具有前景的除砷技术之一。

纳滤膜分离需要的跨膜压差一般为0.5~2.0MPa,比用反渗透膜达到同样的渗透通量所必须施加的压差低0.5~3.0MPa.根据操作压力和分离界限,可以定性地将纳滤排在超滤和反渗透之间。

有时也把纳滤膜称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”膜。

E.M.Vnjenhoeka等研究了NF-45型聚酰胺纳滤膜对含砷废水的处理效果。

结果表明。

当砷质量浓度为1O一316g/L时,其对As (V)的截留率为60%~90%,对As(111)的去除率远低于As(V),且去除率随进水砷浓度的增加而减小。

H.Saifia等研究结果显示,当温度在10~30℃变化时,温度对纳滤除砷效果的影响很小,去除率始终稳定在90%-95%。

因此。

纳滤除砷技术可以应用于季节温差较大的地区。

Y.Sato等在操作压力为0.3~1.1MPa时。

采用3种商业化的NF 膜[ES一10(聚芳香)、NTR-7250型(聚乙烯醇)、NTR一729HF 型(聚乙烯醇)]处理含砷水,它们对As(V)的去除率均达到85%以上。

研究还表明,对As(1lI)的去除率取决于膜的类型以及操作压力。

1.5超滤膜超滤介于微滤和纳滤之间,膜孔径为l~50nm。

多数为非对称膜,由一层极薄(通常仅0.1~1μm)具有一定孑L径的表皮层和一层较厚(通常为125m)具有海绵状结构的多孔层组成。

它可分离液相中直径在0.05~0.2μm的分子和大分子(相对分子质量1~10万)。

超滤膜是一种高效、节能、占地面积小的废水处理设备,可以在碱性条件下有效去除废水中的重金属物质。

H.Gecol等n研究了再生纤维素膜(RC)和多钛砜膜(PES)对水体中As(V)的去除效果。

当砷质量浓度为22~43μg/L,pH为5.5时,使用5ku的PES膜和pH为8时,使用10ku的RC膜,对砷的去除率可达到98%以上。

而当pH为8时,使用5ku的PES膜,则不受初始水中砷浓度的影响,砷的去除率也可达98%以上。

臭葱石固砷法处理含砷废水研究进展

臭葱石固砷法处理含砷废水研究进展

第47卷第2期2019年1月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.47No.2Jan.2019臭葱石固砷法处理含砷废水研究进展*张 楠1,方紫薇1,郑雅杰2,张寿春1(1中南大学化学化工学院,湖南 长沙 410083;2中南大学冶金与环境学院,湖南 长沙 410083)摘 要:概述了含砷废水目前常用的化学处理方法,指出了传统化学沉淀法的局限性,对臭葱石固砷法处理含砷废水进行了重点阐述㊂介绍了臭葱石的结构和性质,综述了臭葱石固砷法的研究现状,总结了臭葱石的稳定性研究,并展望了臭葱石固砷法的重要意义㊂指出臭葱石的稳定性高于无定型砷酸铁,在酸性或中性条件下表现出很低的砷浸出浓度,能稳定存在,满足长期堆存的要求㊂关键词:臭葱石固砷法;臭葱石;含砷废水 中图分类号:X703.1  文献标志码:A 文章编号:1001-9677(2019)02-0020-05*基金项目:湖南省重点研发计划项目(No:2017SK2254)㊂第一作者:张楠(1993-),女,硕士研究生,研究方向为水污染处理㊂通讯作者:张寿春,副教授,研究生导师㊂Research Progress on Treatment of Arsenic-bearing Wastewater by Methodof Fixing Arsenic Based on Scorodite Formation *ZHANG Nan 1,FANG Zi -wei 1,ZHENG Ya -jie 2,ZHANG Shou -chun 1(1School of Chemistry and Chemical Engineering,Central South University,Hunan Changsha 410083;2School of Metallurgy and Environment,Central South University,Hunan Changsha 410083,China)Abstract :The current chemical treatment methods for arsenic containing wastewater were summarized,and the limitations of traditional chemical precipitation methods were pointed out.The treatment of arsenic-bearing wastewater by scorodite fixed arsenic method was expounded emphatically in detail.The structure and properties of scorodite were introduced.The research status of the method of scorodite fixed arsenic was reviewed.The stability of scorodite was summarized,and the important significance of the method of scorodite fixed arsenic was prospected.The stability of scorodite was higher than that of amorphous ferric arsenate.In the acidic or neutral conditions,the scorodite showed low concentration of arsenic leaching,which suggested that scorodite could keep stable and meet the long -term storage requirements.Key words :scorodite fixed arsenic method;scorodite;arsenic-bearing wastewater近年来,随着有色金属冶金产业的发展,火法冶金和湿法冶金产生了大量的含砷废水,极易造成砷污染[1-2]㊂当水源受到砷污染,使用被污染的水灌溉土地,会导致地表土壤中砷的积累,进一步导致可食用植物中砷的生物累积,通过食物链最终危害到人类的健康[3]㊂目前,国内外处理含砷废水的方法主要有化学沉淀法㊁物化法㊁微生物法等[4]㊂化学沉淀法是除砷工艺相对成熟的方法,操作简单㊁去除范围广㊁效率高但易造成二次污染㊂传统的化学沉淀法有石灰中和法和硫化物沉淀法等㊂其中石灰中和法是指将石灰添加到含砷废水中,通过调节pH 值,生成亚砷酸钙沉淀或者砷酸钙沉淀[5-6]㊂砷酸钙沉淀在酸性条件下溶解度大,会与水中溶解的CO 2反应转化为碳酸钙,导致砷重新溶解[7]㊂硫化物沉淀法是利用硫化物与废水中的砷反应生成硫化砷,从而去除废水中的砷[8]㊂硫化物沉淀法除砷效果较好,但硫化砷在O 2和细菌等作用下会发生氧化溶解,生成的残留物在pH≤4时,不稳定易分解,会出现硫离子超标的问题㊂臭葱石固砷法是近年发展起来的一种新型的化学沉淀除砷方法㊂该方法主要用铁盐与废水中的含砷离子发生反应生成FeAsO 4㊃2H 2O(即臭葱石),利用臭葱石溶解度和浸出毒性均较低㊁在酸性和中性条件下稳定性高的特点[9-10],将废水中的砷转化为臭葱石晶体进行储存,从而达到安全处置的目的㊂臭葱石固砷法相对于石灰中和法和硫化物沉淀法,具有除砷率高㊁沉淀稳定性高和不易造成二次污染等优点,是一种更高效简单的含砷废水除砷方法㊂1 臭葱石概述1.1 臭葱石的性质第47卷第2期张楠,等:臭葱石固砷法处理含砷废水研究进展21 臭葱石是含水的砷酸铁,化学式为FeAsO 4㊃2H 2O㊂天然臭葱石属于磷铝石族矿物,常形成于富含砷矿体的外层氧化带,是由含砷矿物氧化而成的次生矿物㊂臭葱石结晶常呈粒状集合体,也有小晶簇状形态,颜色多为绿白色㊁蓝绿色㊁少数呈白色,部分水解成红褐色,因其加热或者敲击后发出蒜臭味故得名臭葱石[11]㊂用铁盐作为沉淀剂处理含砷废水时,根据不同反应条件会形成一系列砷酸铁沉淀,这些砷酸铁沉淀一般分为无定型砷酸铁和晶型臭葱石㊂无定型砷酸铁较晶型臭葱石稳定性低,不适合用于固砷㊂而臭葱石具有稳定性高㊁毒性较低和存放费用低等优点,用臭葱石固砷法处理含砷废水是一种更优的选择㊂1.2 臭葱石的结构理想的臭葱石晶体属斜方晶系Pcab,空间群为D 2h ㊂对臭葱石进行XRD 分析,确定臭葱石的晶胞参数㊂将不同方法合成的臭葱石与粉末衍射标准联合委员会(Joint Committee on Powder Diffraction Standards,JCPDS)确定的臭葱石数据进行比较,结果如表1所示㊂从表1中可知,臭葱石的晶胞数据存在一定偏差,可能是由于硫酸盐替代引起的晶体畸变[12]㊂进一步分析表格数据,发现反应时间对晶胞参数的影响不大,而合成方法对晶胞参数的影响较大㊂相对水热法合成的臭葱石,改进常压法合成的臭葱石的晶胞参数a 和b 较大,而晶胞参数c 较小㊂此外,反应温度对臭葱石的晶胞参数也有一定的影响㊂由此可知,合成方法和反应温度对臭葱石的结构有一定的影响,从而影响臭葱石固砷法除砷的效果㊂表1 臭葱石晶胞参数的比较Table 1 Comparison of lattice parameters of scordite合成方法晶胞参数a /Åb /Åc /Å文献水热法8.942110.275510.0606[13]改进常压法反应时间(3h)8.954410.325610.0479反应时间(5h)8.954810.325410.0473[13]反应时间(7h)8.954210.325210.0487改进常压法反应温度(95℃)8.95610.39710.061反应温度(125℃)8.96510.39710.048[12]反应温度(150℃)8.94710.38010.069标准臭葱石8.951710.32710.042JCPDS 图1 臭葱石晶胞单元中的FeO 6八面体和AsO 4四面体堆积结构Fig.1 Packing of FeO 6octahedra and AsO 4tetrahedrain the unit cell of scorodite臭葱石晶体的斜方晶系结构如图1所示,由FeO 6八面体和AsO 4四面体两个结构单元构成,其中Fe 原子分别与AsO 4四面体的四个氧原子和两分子水的两个氧原子配位形成八面体结构㊂这些氧原子又与砷原子键合形成四个Fe-O-As 键,而且两个水分子与AsO 4中的氧原子形成了氢键[13-14]㊂氢键长度和晶体缺陷的差异可能会导致不同反应过程所合成的臭葱石晶体晶胞参数之间的差异,而氢键强度可能会影响臭葱石晶体结构的稳定性[13]㊂2 臭葱石固砷法的研究现状近年来,国内外研究者们利用铁盐作为沉淀剂,尝试了多种不同方法处理含砷废水或者模拟含砷废水制备臭葱石晶体,并探究了影响臭葱石合成的各种因素㊂2.1 水热法水热法是指将含砷废水与铁盐溶液混合置于高压釜中,在高温㊁高压条件下进行水热反应来制备臭葱石的方法㊂Swash 等[15]在低于150℃的条件下,以砷酸溶液模拟含砷废水㊁三价铁盐为沉淀剂,用水热法成功制备了臭葱石㊂发现超过90%的砷可从溶液中析出,以臭葱石的形式固定㊂Mambote 等[16]在20~280℃温度范围内,模拟了硫酸铁-砷酸盐体系中化学物质的浓度和分布,并建立了水溶液中Fe(Ⅲ)-As(Ⅲ)-SO 2-4体系的热力学模型㊂之后将建模预测与实验数据进行比较,结果表明,在水热条件下结晶型砷铁盐可用于处理含砷废水㊂余自秀等[17]利用砷铁水热共沉淀制备大颗粒晶型臭葱石,探究了合成大颗粒臭葱石的影响因素及规律㊂发现适当降低初始pH㊁Fe /As 摩尔比及反应温度有利于形成纯净大颗粒臭葱石,且除砷率高于97%㊂以上研究表明,水热法制得的臭葱石具有晶粒发育完整㊁分布均匀㊁颗粒团聚较轻等优点㊂但该方法需在高温高压条件下进行,导致能耗较高,不适合在工厂进行推广㊂2.2 常压法常压法是指在一定温度范围内,于常压下对含砷废水与铁盐混合溶液进行加热搅拌来制备臭葱石㊂该方法较水热法操作简单,成本低㊂但合成的臭葱石结晶度和稳定性较差㊂Demopoulos 等[18]以酸性含砷溶液为原料,用常压法合成臭葱石,即在80~95℃,通过调节pH 控制溶液的过饱和度,成功制备出臭葱石㊂在此基础上,Singhania 等[19]发现添加臭葱石晶体做晶种能加快结晶的速度,赤铁矿(Fe 2O 3)或者石膏(CaSO 4㊃2H 2O)与臭葱石配合作用时效果更佳,可降低溶液的过饱和度,有利于臭葱石晶体的生长以及降低臭葱石的浸出毒性㊂Berre 等[20]探究了结晶不好的砷酸铁向晶型良好的臭葱石转化的可能性㊂他们先将等摩尔的Fe(Ⅲ)与As(Ⅴ)反应生成非晶态砷酸铁(臭葱石前聚体),随后严格控制条件将无定型砷酸铁转化为晶型臭葱石㊂pH 越低,温度越高,臭葱石前聚体越能形成臭葱石晶体㊂随着陈化时间的延长,前聚体逐渐由褐色转化为浅黄色,直至生成浅绿色的臭葱石晶体㊂为解决常压法制备的臭葱石结晶度低,稳定性较差的问题㊂Fujita 等[21]在常压法的基础上进行改进,提出了一种新型合成臭葱石的方法 改进常压法㊂改进常压法是以Fe(II)为铁源,再用氧气或空气将Fe(Ⅱ)氧化为Fe(Ⅲ),与As(Ⅴ)发生反应,在较短时间内可合成出尺寸较大的臭葱石晶体㊂此后,Fujita 等[22]探究了部分金属离子的存在对臭葱石的合成是否存在影响,发现Zn (Ⅱ)的存在不影响臭葱石的合成,Cu(Ⅱ)的存在有利于生成较好的臭葱石,而Na(I)的存在抑制22 广 州 化 工2019年1月了臭葱石的生成㊂Kitamura等[23]采用改进常压法成功制备出臭葱石,此外还发现较高的超声强度有利于溶液中Fe(Ⅱ)的氧化,通过探究反应机理,发现超声辐射所产生的氧化物自由基对臭葱石的合成和晶体生长有显著的贡献㊂即超声辐射能促进臭葱石晶体生长,且强的超声辐射在短时间较低温条件下能促进生成更大尺寸的臭葱石粒子,提高臭葱石的稳定性㊂改进常压法在一定程度上完善了水热法的缺点,即能耗较低,反应条件相对容易;但该方法也有不足,即只适合处理高浓度含砷溶液,应用范围较小㊂2.3 微生物法微生物法是指投加自然存在或人工培养的菌种来氧化Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ),然后通过调节反应温度㊁初始pH值和铁砷摩尔比等条件反应生成臭葱石晶体,以此固定废水中的砷,达到净化废水,修复环境的目的㊂这是一种经济上可行,环境上无害的固砷方法㊂Gonzalez等[24]以砷酸溶液模拟含砷废水,在没有原生矿物或晶种的存在下,用耐热嗜酸Acidianus sulfidivorans菌氧化Fe(Ⅱ)为Fe(Ⅲ),成功合成臭葱石晶体㊂该研究表明可以利用生物氧化来处理Fe(Ⅱ),从而与含砷废水反应来制备臭葱石晶体㊂Okibe等[25]为固定铜精炼工艺溶液中含有的高毒性As(Ⅲ),在酵母提取物的存在下,用Acidianus brierleyi菌将铜精炼废液中的As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),通过调整铁砷摩尔比,成功制备出臭葱石晶体,其结晶形态为杏仁状的多面体㊂发现在酵母提取物的存在下,As(III)和Fe(Ⅱ)都易被氧化,有利于合成臭葱石,且除砷率可达到86%~100%㊂曹俊雅等[26]以分析纯砷酸钠为原料配制砷酸溶液模拟含砷废水,选用从酸性矿坑水中分离出的硫杆菌(如Acidthiobacillus ferrooxidans菌㊁Sulfobacillus sibiricu菌和Metallosphaera菌)氧化Fe(II),在不同温度下成功合成了臭葱石㊂在70℃,选用Metallosphaera菌,并加入晶种,溶液中砷去除率达87%,能形成结晶良好的长斜方形臭葱石晶体颗粒㊂表2 臭葱石制备方法的优缺点比较Table2 Advantages and disadvantages of the syntheticmethods of scorodite合成方法优点缺点水热法反应体系中过饱和度较低,晶核能过稳态生长,有利于获得高结晶度的臭葱石颗粒,稳定性高成本较高,不适合在工厂推广常压法操作难度小,成本低合成的臭葱石结晶度较差,浸出稳定性较差改进常压法可获得稳定性好,结晶度高的臭葱石只适用于处理高浓度含砷废水目前,反应条件较苛刻,需严格控制pH值微生物法经济环保的除砷方法前期培养菌种要求较高,且反应除砷率较低臭葱石的制备方法各有优劣,将其进行总结分析,如表2所示㊂从表2中可知,水热法由于反应体系中过饱和度较低,晶核能过稳态生长,有利于获得高结晶度的臭葱石,稳定性高但成本较高,不适合在工厂推广;常压法的操作难度小,成本低,但合成的臭葱石结晶度及稳定性较差;改进常压法可获得稳定性好,结晶度高的臭葱石,但目前只适合处理高浓度含砷废水,且在反应过程需严格控制pH值;微生物法是一种经济环保的方法,但前期培养菌种要求较高,且除砷率较低㊂3 臭葱石的稳定性研究臭葱石固砷法可高效处理含砷废水,处理后的溶液中砷的浓度低于0.5mg/L,能达到污水综合排放的国家标准[12]㊂为避免二次污染,臭葱石还需满足能以稳定形态长期堆存的要求㊂因此大量研究人员对臭葱石的稳定性进行了探究㊂一般认为溶度积和浸出毒性是衡量臭葱石稳定性的重要评价标准㊂通过平衡实验和热力学计算等方法可确定臭葱石的热力学数据,如溶度积和生成自由能等[27]㊂通常溶度积越小,物质的稳定性越高;此外,还可以通过浸出毒性实验评估臭葱石能否稳定存在㊂深入研究臭葱石的稳定性可为臭葱石在环境条件下能否安全堆存提供证据,对含砷废水的处理有着重大的实用价值㊂3.1 臭葱石的溶度积近年来,随着各种测量技术的发展,臭葱石的热力学性质得到进一步精确,PHREEQC的程序计算为推导臭葱石的热力学性质提供了更加坚实的理论基础[28]㊂Langmuir等[29]采用PHREEQC程序计算出无定型砷酸铁和晶体臭葱石的溶度积(log K sp)分别为(-23.0±0.3)和(-25.83±0.07)㊂由此可见,晶体臭葱石比无定型砷酸铁的稳定性更高㊂Paktunc等[30]同样对纳米晶体臭葱石和无定型砷酸铁的溶度积进行计算和比较,得到了相似的结果㊂纳米晶体臭葱石在pH 为1~5范围内,其溶度积(log K sp)为(-25.95±0.18);无定型砷酸铁在pH为2~5内,溶度积为(-24.14±0.54)㊂进一步证明,无定型砷酸铁因溶度积相对较大而不适合用于固砷,纳米晶体臭葱石易在环境温度和压力下沉淀,适于砷的固化㊂Majzlan等[31]对臭葱石的热力学性能进行系统研究,测定出臭葱石的标准生成焓为(-1508.9±2.9)kJ㊃mol-1,标准熵为(188.0±2.1)J㊃mol-1㊃k-1,吉布斯自由能为(-1284.8±2.9)kJ㊃mol-1,及溶度积(log K sp)为(-25.83±0.52)㊂从以上研究可以看出,与无定型砷酸铁相比,晶型臭葱石的溶度积更小,稳定性更高,更适合处理含砷废水㊂3.2 臭葱石的浸出毒性实验固体废弃物的浸出毒性,是指采用规定的浸出程序对固体废弃物进行浸取后,浸出液中污染物的浓度㊂如果浸出液中污染物浓度超过规定的标准,则认定这种固体废弃物具有浸出毒性,有可能对水环境等带来潜在的污染问题㊂因此,通过浸出毒性实验检测固砷矿物的稳定性是目前比较有效的方法㊂ 毒性特征程序实验”(TCLP实验)是由美国环保署于1992年提出的方法[32]㊂TCLP规定含砷固体废料的毒性浸出限值为1mg/L,中国危险废物鉴别标准为GB5085.3-2007,规定含砷危险固废毒性浸出浓度限值为5mg/L[33]㊂Krause等[34]在研究砷酸铁类化合物的溶解度和稳定性时,发现天然晶体臭葱石和合成的晶体臭葱石都显示出非常低的砷溶解度,如当温度为(23±1)℃,pH为2.3~5.3时,合成的晶体臭葱石的As溶解度低于0.5mg/L㊂Paktunc等[31]用水热法成功制备纳米臭葱石,并研究其浸出毒性㊂在pH为1~7时,臭葱石中As的浸出浓度随pH值的变化而变化㊂其中pH为3~4时,臭葱石中As的浸出浓度达到最小值为0.25mg/L,远低于TCLP规定,表明臭葱石在该pH范围内能稳定存在㊂第47卷第2期张楠,等:臭葱石固砷法处理含砷废水研究进展23 Fujita等[12]用改进常压法制备出结晶度较高的臭葱石,在浸出毒性实验中,发现其浸出毒性与臭葱石的合成温度及粒径大小等因素有关㊂此外,还发现当pH为4~6时,加入针铁矿可使臭葱石表面铁砷摩尔比的增加,从而明显降低砷的浸出浓度,即降低臭葱石的浸出毒性(表3)[12]㊂表3 不同pH下臭葱石的浸出反应方程式Table3 Equilibrium equations of scorodite leaching reationsunder different pH溶解机理pH反应方程式臭葱石的一致性溶解<2FeAsO4㊃2H2O=Fe3++AsO3-4+2H2O臭葱石的非一致性溶解2~3.5FeAsO4㊃2H2O+2H+=Fe(OH)2++H2AsO-4+H2O3.5~5FeAsO4㊃2H2O=Fe(OH)2++H2AsO-45~6.5FeAsO4㊃2H2O+OH-=Fe(OH)3(s)+H2AsO-46.5~10.5FeAsO4㊃2H2O+2OH-=Fe(OH)3(s)+HAsO2-4+H2O10.5~11.5FeAsO4㊃2H2O+3OH-=Fe(OH)-4+HAsO2-4+H2O>11.5FeAsO4㊃2H2O+4OH-=Fe(OH)-4+AsO3-4+2H2O为加深对臭葱石浸出毒性的认识,对其溶解机理进行研究㊂在不同pH条件下,臭葱石的浸出机理不同,具体如表3所示㊂当溶液pH较低时,臭葱石会发生一致性溶解,即铁砷等摩尔比溶解进入溶液;当溶液pH值大于2时,臭葱石会发生非一致性溶解,过程比较复杂,溶解的铁大部分呈水铁矿析出㊂表明在不同pH值溶液条件下,砷的离子种类对臭葱石的溶解特性有很大的影响[12]㊂4 结 语(1)在一系列砷酸矿石中,臭葱石因其自身具有高稳定性㊁高含砷量㊁低砷溶解度,高效除砷率等优点,被视为最佳固砷矿物,是目前的研究热点㊂归纳和总结臭葱石的结构与性质及其稳定性,发现结晶度高㊁稳定性好㊁粒径大的臭葱石除砷率高㊂为得到大颗粒臭葱石,需深入研究反应机理,进一步优化臭葱石制备的反应条件㊂(2)已有研究已对臭葱石的结构进行了一定的探究,发现合成方法及反应条件对臭葱石的结构有较大影响,从而影响臭葱石固砷法除砷的效果㊂因此,在之后的研究中,需进一步深入研究臭葱石的结构,以及通过掺杂或包覆等方法改变臭葱石的结构,以此来提高臭葱石固砷法除砷的能力㊂(3)臭葱石的稳定性研究表明臭葱石的溶度积很低,稳定性高于无定型砷酸铁㊂由于浸出机理不一致,在不同pH值溶液中,臭葱石会发生一致性溶解或非一致性溶解㊂之后的研究重点,可将探究臭葱石的浸出毒性转移到用不同方法提高臭葱石固砷的性质,从而降低臭葱石的浸出毒性㊂(4)将含砷废水进行有效治理,是全球普遍关注的问题㊂用臭葱石沉淀法处理含砷废水,可大大减少含砷固废的堆放体积,同时臭葱石的溶度积小,浸出毒性低,可有效避免二次污染,从而减小对人类健康的影响及对生态环境的破坏㊂因此,臭葱石固砷法处理含砷废水,具有很强的环境效益和社会效益㊂参考文献[1] Riveros G,Utigard T A.Disposal of Arsenic in Copper Discharge Slags[J].Journal of Hazardous Materials,2000,77(1):241-252. [2] Riveros P A,Dutrizac J E,Spencer P.Arsenic Disposal Practices inthe Metallurgical Industry[J].Canadian Metallurgical Quarterly,2001, 40(4):395-420.[3] Bundschuh J,Nath B,Bhattacharya P,et al.Arsenic in the humanfood chain:the Latin American perspective[J].Science of the Total Environment,2012,429(7):92.[4] 何娜,刘静静,林达红.某金矿含砷废水处理方案的改进[J].广州化工,2017(2):112-114.[5] Zhu Y N,Zhang X H,Xie Q L,et al.Solubility and Stability ofCalcium Arsenates at25℃[J].Water Air&Soil Pollution,2006,169 (1-4):221-238.[6] 董雪,范荣桂,祝晓璇,等.废水中砷去除技术现状及进展[J].广州化工,2013,41(8):25-27.[7] 蒋国民,王云燕,柴立元,等.高铁酸钾处理含砷废水[J].过程工程学报,2009,9(6):1109-1114.[8] Hino J,Kawabata T,Miyamoto K,et al.Removal and Recovery ofMinor Elements in Copper Smelting.Proceedings of Copper-Cobre International Conference,Electrorefining and Hydrometallurgy of Copper[J].The Canadian Institute of Mining,Metallurgy and Petroleum,1995(3):617-627.[9] Drahota P,Filippi M.Secondary Arsenic Minerals in the Environment:a Review[J].Environment International,2009,35(8):1243-1255.[10]Paktunc D,Bruggeman K.Solubility of Nanocrystalline Scorodite andAmorphous Ferric Arsenate:Implications for Stabilization of Arsenic in Mine Wastes[J].Applied Geochemistry,2010,25(5):674-683.[11]熊珊.含砷废液臭葱石沉砷研究[D].长沙:中南大学,2012.[12]Fujita T,Fujieda S,Shinoda K,et al.Environmental LeachingCharacteristics of Scorodite Synthesized with Fe(Ⅱ)Ions[J].Hydrometallurgy,2012,111(1):87-102.[13]Shinoda K,Tanno T,Fujita T,et al.Coprecipitation of Large ScoroditeParticles from Aqueous Fe(Ⅱ)and As(Ⅴ)Solution by Oxygen Injection[J].Materials Transactions,2009,50(5):1196-1201. [14]Gomez M A,Assaaoudi H,Becze L,et al.Vibrational SpectroscopyStudy of Hydrothermally Produced Scorodite(FeAsO4㊃2H2O),Ferric Arsenate Sub-hydrate(FAsH;FeAsO4㊃0.75H2O)and Basic Ferric Arsenate Sulfate(BFAS;Fe[(AsO4)1-x(SO4)x(OH)x]㊃wH2O) [J].Journal of Raman Spectroscopy,2010,41(2):212-221. [15]Swash P M,Monhemius A J.Hydrothermal Precipitation from AqueousSolutions Containing Iron(Ⅲ)[J].Arsenate and Sulphate,1994:177-190.[16]Mambote R C M,Krijgsman P,Reuter M A.HydrothermalPrecipitation of Arsenic Compounds in the Ferric-arsenic(Ⅲ)-sulfate System:Thermodynamic Modeling[J].Minerals Engineering,2003,16(5):429-440.[17]余自秀,李存兄,魏昶,等.砷铁水热共沉淀制备大颗粒臭葱石[J].过程工程学报,2018,18(1):126-132.[18]Demopoulos G P,Droppert D J,Weert G V.Precipitation of CrystallineScorodite(FeAsO4㊃2H2O)from Chloride Solutions[J].Hydrometallurgy,1995,38(3):245-261.[19]Singhania S,Wang Q,Filippou D,et al.Temperature and SeedingEffects on the Precipitation of Scorodite from Sulfate Solutions under Atmospheric-pressure Conditions[J].Metallurgical and Materials Transactions B,2005,36(3):327-333.(下转第47页)第47卷第2期宋广勋,等:耐寒塑料助剂十二碳二元酸二酯的合成工艺研究47图4 反应时间对酯化率的影响Fig.4 The influence of reaction time on the esterification yield 2.5 产品质量技术指标分析采用上述确定的工艺条件,得到的十二碳二元酸二酯产品的质量指标见表1㊂表1 十二碳二元酸二酯产品质量技术指标Table1 The product quality indicators of diesters ofdodecanedioic acid指标数值外观透明㊁无可见杂质的油状液体色度/(Pt-Co)号<20酸度/(mgKOH/g)0.03酯含量/%99.8密度(20℃)/(g/cm3)0.913闪点/℃>2003 结 论(1)非酸催化合成十二碳二元酸二酯的最佳工艺条件是: C8-C10混合醇与十二碳二元酸摩尔比为2.8,催化剂用量为总物料量的0.08%,反应温度230℃,反应时间4h,在此工艺条件下,其酯化率可达99.73%以上㊂(2)钛酸四异丙酯作为非酸催化剂,具有很好的催化活性和选择性,副反应少,反应时间短,产品质量好,且不腐蚀设备,工艺技术简单,是一种合成十二碳二元酸二酯的理想催化剂㊂参考文献[1] 石万聪,石志博,蒋平平.增塑剂及其应用[M].北京:化学工业出版社,2002.[2] 陈立军,陈丽琼,张欣宇,等.耐寒增塑剂的应用及发展[J].塑料科技,2007:35(4):76-79.[3] 汪多仁.增塑剂化学品生产配方和合成工艺[M].北京:科学技术文献出版社,1999:262.[4] 山西省化工研究所.塑料橡胶加工助剂[M].北京:化学工业出版社,1983:89.[5] 赵伟,赵清香,王玉东,等.杂多酸催化合成十二㊁十三碳二元酸酯类耐寒增塑剂的研究[J].塑料工业,2004,32(5):44-46.(上接第23页)[20]Berre J F L,Gauvin R,Demopoulos G P.A Study of the CrystallizationKinetics of Scorodite via the Transformation of Poorly Crystalline Ferric Arsenate in weakly Acidic Solution[J].Colloids&Surfaces A pHysicochemical&Engineering Aspects,2008,315(1-3):117-129.[21]Fujita T,Taguchi R,Abumiya M,et al.Novel Atmospheric ScoroditeSynthesis by Oxidation of Ferrous Sulfate Solution.Part II.Effect of Temperature and Air[J].Hydrometallurgy,2008,90(2-4):85-91.[22]Fujita T,Taguchi R,Abumiya M.Effects of Zinc,Copper and SodiumIons on Ferric Arsenate Precipitation in a Novel Atmospheric Scorodite Process[J].Hydrometallurgy,2008,93(1):30-38. [23]Kitamura Y,Okawa H,Kato T,et al.Effect of Ultrasound Intensity onthe Size and MorpHology of Synthesized Scorodite Particles[J].Advanced Powder Technology,2016,27(3):891-897. [24]Gonzalez-contreras P,Weijma J,Weijden R V D,et al.BiogenicScorodite Crystallization by Acidianus sulfidivorans for Arsenic Removal [J].Environmental Science&Technology,2010,44(2):675-80.[25]Okibe N,Koga M,Morishita S,et al.Microbial Formation ofCrystalline Scorodite for Treatment of As(Ⅲ)-bearing Copper Refinery Process Solution using Acidianus Brierleyi[J].Hydrometallurgy,2014, 143(3):34-41.[26]曹俊雅,叶栩文,杜娟,等.铁氧化菌对含砷溶液中砷沉淀和臭葱石晶体形成的影响[J].过程工程学报,2015,15(2):307-312. [27]柯平超,刘志宏,刘智勇,等.固砷矿物臭葱石组成与结构及其浸出稳定性研究现状[J].化工学报,2016,67(11):4533-4540.[28]Nordstrom D K,Zhu X,Mccleskey R B,et al.ThermodynamicProperties of Aqueous Arsenic Species and Scorodite Solubility[J].Procedia Earth and Planetary Science,2017,17:594-597. [29]Langmuir D,Mahoney J,Rowson J.Solubility Products of AmorphousFerric Arsenate and Crystalline Scorodite(FeAsO4㊃2H2O)and their Application to Arsenic Behavior in Buried Mine Tailings[J].Geochimica Et Cosmochimica Acta,2006,70(12):2942-2956. [30]Paktunc D,Bruggeman K.Solubility of Nanocrystalline Scorodite andAmorphous Ferric Arsenate:Implications for Stabilization of Arsenic in Mine Wastes[J].Applied Geochemistry,2010,25(5):674-683. [31]Majzlan J,Drahota P,Filippi M,et al.Thermodynamic Properties ofScorodite and Parascorodite(FeAsO4㊃2H2O),Kaňkite(FeAsO4㊃3.5H2O),and FeAsO4[J].Hydrometallurgy,2012,s117-118(Complete):47-56.[32]Environment Protection Agency of rmation and Documentation-rules for Bibliographic References and Citations to Information Resources:1311[S].Washington,DC,1992.[33]中华人民共和国国家环境保护总局,国家质量监督检验检疫总局.危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别GB5080.3-2007[S].北京:中国标准出版社,2007.[34]Krause E,Ettel V A.Solubilities and Stabilities of Ferric ArsenateCompounds[J].Hydrometallurgy,1989,22(3):311-337.。

含砷废水处理技术研究进展

含砷废水处理技术研究进展

含砷废水处理技术研究进展应化0801班200823340130潘登[摘要]介绍了含砷废水的危害,处理的现状和前景。

阐述了含砷废水的处理方法、优缺点及其适用范围。

对用生物法处理含砷废水作了介绍,提出将生物法与物理化学法相结合处理含砷废水将是很有前途的处理路径。

[关键词]含砷废水;废水处理;生物处理砷是一种对人体及其他生物体有毒害作用的致癌物质,对人的中毒剂量为0.01~0.052g,致死量为0.06~0.2g。

各国对地表水的最高允许含砷质量浓度一般为50μg/L,而日本等发达国家则为10μg/L(1,2)。

由于自然释放和人为的大量开采、生产和使用,砷污染的现象愈来愈严重。

采矿、冶金、燃煤、化工等工业产生的大量的含砷废水给环境造成了严重污染。

有色金属硫化矿的冶金过程及黄金提取过程中往往产生各种含砷废液,如砷黄铁矿型难浸金矿的硝酸催化氧化过程中80%~90% 的砷进入溶液,使氧化浸出溶液中的砷高达15~30g/L(3,4)。

贵州省曾发生过化肥厂排放含砷废水,导致下游发生大面积砷中毒(5)。

因此,含砷废水的有效治理刻不容缓,研究、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。

处理含砷废水的方法有物理法、化学法和生化法。

目前,国内外几种常用的方法主要有沉淀、絮凝、过滤、吸附、氧化、膜法和生物法等。

1、沉淀法自然条件下堆放时较稳定的砷化合物有酸式或碱式金属亚砷酸盐和砷酸盐,包括常见的亚砷酸钙、砷酸钙、砷酸铁等(6)。

可溶性的砷能够与许多金属离子形成此类难溶化合物,利用这一特性,沉淀法常以钙、铁、镁、铝盐及硫化物等做沉淀剂,再经过滤即可除去液相中的砷。

常用的钙沉淀剂有氧化钙、氢氧化钙、过氧化钙、电石渣等。

钙盐沉淀法处理成本低、工艺简单。

但是由于钙盐的溶解度较大,必须使钙的浓度远过量,砷浓度才能降至较低水平,需要消耗大量絮凝剂,也使处理后的残渣量增大,易造成二次污染。

铁盐除砷也是常用的方法,氯化铁常用作絮凝剂加入水体。

含砷废水处理技术研究

含砷废水处理技术研究

含砷废水处理技术研究摘要:砷是自然界中普遍存有的一种元素。

采矿冶金、化工生产、农业以及养殖业会向环境中带入高浓度的砷,随着水的溶解性和流动性,进入水体环境中,污染地表水和地下水。

砷具有较大的毒性,由此引起的水质污染会危害人类的身体健康。

因此,这些含砷废水必须经过一定的处理,才能够排放到环境中。

常见的处理技术有物理、化学、生物技术,这三者可以单独使用处理含砷废水,也可联合使用,以期得到更好的处理效果。

关键词:砷;毒性;废水;处理引言第在地球上,砷是一种普遍存有的元素,自然界中,砷的丰度排名20,岩石矿物中砷的分布较多。

在自然条件下,岩石中的砷会通过雨水冲刷、水流淋溶、风化作用等逐渐释放到周围环境中。

此外,采矿冶金、化工生产、农业以及养殖业会向环境中带入高浓度的砷。

人类大量开采有色金属,在冶炼的过程中会产生含砷的废水。

同时,化工生产中也产生含砷的废水。

农业中的砷污染主要来源于除草剂、杀虫剂,其中,最常见的除草剂就有甲基砷酸钠。

畜禽在养殖过程中为促生长、抗球虫病等会大量使用一些含砷的饲料添加剂,这些含砷添加剂大多数因为动物的排泄作用进入粪便中。

水体中的砷由植物根系吸收作用进入其体内,经食物链进入动物体内,最终富集在食物链终端——人体内。

而当饮用水被砷污染后,会直接对人类造成危害。

当砷在人体内累积到一定水准,会使得人体皮肤、消化系统产生癌变、心血管发生病变、肝肾功能损坏,严重地,会导致人死亡。

因此,水中砷的污染是目前多数国家面临的环境和健康平安问题,引起全世界环境学者的普遍关注。

含砷废水的处理刻不容缓,含砷废水处理技术具有重要而且现实的意义。

砷的处理技术水中砷的去除技术有很多,归纳起来,含砷废水的处理方法一般分为3个方面:物理法、化学法、生物法。

物理法物理法处理含砷废水主要的技术是物理吸附。

吸附的原理是采用比外表积大并且水稳定性高的吸附剂,将砷吸附到吸附剂的外表,进而到达处砷的效果。

常见的吸附剂有活性炭、粉煤灰、膨润土、纳米二氧化钛等。

含砷废水、废渣的处理处置技术现状

含砷废水、废渣的处理处置技术现状

科技论坛2015.09︱465︱含砷废水含砷废水、、废渣的处理处置技术现状废渣的处理处置技术现状杨文龙(云南铜业科技发展股份有限公司,云南 昆明 650101)【摘 要】含有砷的废水与废渣会对环境造成极大的危害,对含砷的废水废渣进行处理是目前的研究热点.本文总结了目前对含有砷的废水与废渣处理的常见方法和发展历程,着重介绍了处理废水的化学法、生物法与物理法,及处理废渣的火法焙烧、稳定固化技术、湿法回收等技术,并分析各自的优缺点。

【关键词】含砷废水;处理技术;含砷废渣砷是一种类金属,其毒性很强,并且有致癌的可能。

通过人为或自然等影响,砷会进入到水环境中,每年由于人为影响进入水里的砷有120万吨,由于自然影响而进入到水里的砷有2.2万吨。

含有砷的水质会对人们的健康造成极其严重的影响。

我国每年的砷产量超过139万吨,在开采过程中,有一半以上的砷都留在尾矿中。

由于开采而释放出来的砷会渗透到土壤甚至通过食物链影响到人们的身体健康。

特别是在开采砷较为密集的西南地区,砷污染的情况更为严重。

此外,由于农药中广泛添加含砷的化学品,这些农药的喷洒后,土壤和农田附近的水源均会残留较多的砷化物。

然而,目前在工业生产中遗留的含有砷的废水与废渣等对环境的污染和对人类造成的危害还不能彻底解决,含有砷的废水与废渣的排放与标准要求差距极大。

各种含有砷的废弃物若未及时、完全的处理,在其进入到水或者环境中后,就会造成极其严重的环境污染。

因此,对含有砷的废水与废渣的处理处置技术是目前研究的热点。

在前期研究的基础上,本文对这些处理处置技术进行了总结与分析。

1 含有砷的废水处理处置现状水里的砷化物中砷通常是三价或五价两种形式存在的。

由于三价砷化物的溶解度高于五价砷化物,所以在很多处理含有砷的废水时都要先将三价的砷化物氧化成五价的砷化物。

自然状态下只是用空气与氧气的氧化过程很缓慢,一般而言,会加入一些臭氧、次氯酸盐、二氧化氯、氯气和双氧水来提高氧化过程反应速率,此外还可以谈价锰氧化物来加快反应速率。

高砷酸性废水治理工艺研究

高砷酸性废水治理工艺研究

高砷酸性废水治理工艺研究本文通过用硫化钠法+石灰铁盐、石灰铁盐法+电化学法,对云锡某铅冶炼企业高砷酸性废水处理试验,研究探索适宜的治理工艺,通过对比分析,采用石灰铁盐法+电化学法在稳定性、先进性等方面优势明显,并且有利于废水进入深度处理回用。

标签:高砷酸性废水;治理工艺;试验与研究;治理工艺比较0 引言砷是一种剧毒的物质,对人体和环境危害大,属国家一类污染物,最高允许排放质量浓度为0.3mg/L,而常见的铜、铅、锌、锡的硫化精矿中,多伴生有一定数量的砷,经熔炼其中大部分硫、砷被氧化挥发进入气体,淋洗净化后生成含砷的酸性废水,其中大多为三价状态的砷,要处理这类废水并使之达到排放标准是非常困难的。

云锡某铅冶炼企业2010年7月建成投产,处理物料含砷原设计﹤0.3%,从2013年4月开始,由于处理物料变化,含砷上升至0.7%以上,最高超设计值5倍以上,原设计采用硫化法+石灰铁盐法工艺进行处理,当砷含量升高后,不能满足生产和环保要求,须对治理工艺研究改进完善。

1 现状及其工艺流程(1)现工艺流程。

已建有完整的污水处理系统。

污酸处理:采用硫化处理工艺;处理物料为污酸和尾气处理碱洗混合液;处理规模250m3/d;中和处理:采用一级石灰铁盐处理工艺;处理物料为污酸处理出液和一般酸性废水;理规模900m3/d;深度处理:采用一体化净水器处理工艺;处理物料为中和处理出液和生产废水;处理规模2100m3/d。

(2)运行情况。

该工艺2013年处理物料、污酸含砷量在设计范围,污酸污水处理水质能够达标。

2013年4月22日开始,污酸中砷含量高,连续运行就难处理达标。

当顶吹炉处理的铅物料含砷﹥1.0%,污酸含砷﹥12000mg/L以上,即使污酸量小于设计量,现工艺也无法处理砷达标,需要治理改进。

2 高砷酸性废水治理工艺对于高砷污酸,目前国内通常采用硫化法+石灰铁盐法、石灰铁盐+电化学法、生物制剂+石灰铁盐法组合工艺进行处理。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

含砷废水处理研究进展各位读友大家好,此文档由网络收集而来,欢迎您下载,谢谢摘要:含砷废水的传统处理方法,如物理法和化学法的不足之处在于费用高,二次污染大,工程化程度小。

微生物法在含砷废水处理方面的研究取得了显著进展,研究成果已投入工程应用。

本文认为活性污泥法对含砷废水的处理有着广阔的应用前景。

随着冶金和化工等行业发展以及贫矿的开发,砷伴随主要元素被开发出来,进入废水中的砷数量相当大[1]。

据1995年中国环境状况公报报道,95年砷排放量达到1084吨,比94年增长%,1996年中国环境状况公报报道,96年砷排放量达到1132吨,比95年增长%。

含砷废水有酸性和碱性,当中一般也含有其它重金属离子。

砷与铅等共同作用会使废水的毒性更大,国内外都曾发现废水中砷的中毒事件[2]。

含砷废水中砷的存在形态受pH的影响很大,在中性条件下,可溶砷的数量达到最大,随着pH的升高或降低其溶解的数量都将降低。

pH为时,溶液中砷主要以无机砷的形态存在,当pH为时,有机砷为其主要存在形态[3]。

但由于含砷废水的来源并不单一,其成分也是复杂多变的。

含砷废水的处理在六十年代就已得到世人的关注。

如能回收利用则不仅可解决了砷对环境的污染问题,而且经济效益显著,节约资源。

目前,比较系统的处理方法有化学沉淀法、物理法以及新兴的、最具发展前途的微生物法。

本文通过对含砷废水的传统处理方法如物化法和化学法进行系统论述,找出其存在的问题,详细考察微生物法处理含砷废水的研究进展,旨在为进一步发展活性污泥法处理含砷废水的处理技术提供重要的参考依据。

1化学法处理含砷废水处理含砷废水,目前国内外主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、铁氧体法、硫化物沉淀法等,适用于高浓度含砷废水,生成的污泥易造成二次污染。

在化学法方面的研究已经比较成熟,很多人曾在这方面做了深入的研究。

中和沉淀法作为工程上应用较广的一种方法,很多人在这方面作了深入的研究,机理主要是往废水中添加碱(一般是氢氧化钙)提高其pH,这时可生成亚砷酸钙、砷酸钙和氟化钙沉淀。

这种方法能除去大部分砷和氟,且方法简单,但泥渣沉淀缓慢,难以将废水净化到符合排放标准[4]。

絮凝共沉淀法,这是目前处理含砷废水用得最多的方法。

它是借助加入(或废水中原有)Fe3+、Fe2+、Al3+和Mg2+等离子,并用碱(一般是氢氧化钙)调到适当pH,使其形成氢氧化物胶体吸附并与废水中的砷反应,生成难溶盐沉淀而将其除去。

其具体方法有,石灰-铝盐法、石灰-高铁法、石灰-亚铁法等[4]。

铁氧体法,在国外,自70年代起已有较多报道,工艺过程是在含砷废水中加入一定数量的硫酸亚铁,然后加碱调pH至,反应温度60-70℃,鼓风氧化20-30分钟,可生成咖啡色的磁性铁氧体渣[5]。

NakazawaHiroshi等研究指出[6],在热的含砷废水中加铁盐(FeSO4或Fe2(SO4)3),在一定pH下,恒温加热1h。

用这种沉淀法比普通沉淀法效果更好。

特别是利用磁铁矿中Fe3+盐处理废水中As(III)、As(V),在温度90℃,不仅效果很好,而且所需要的Fe3+浓度也降到小于/L。

赵宗升曾[7]从化学热力学和铁砷沉淀物的红外光谱两个方面探讨了氧化铁砷体系沉淀除砷的机理,发现在低pH 值条件下,废水中的砷酸根离子与铁离子形成溶解积很小的FeAsO4,并与过量的铁离子形成的FeOOH羟基氧化铁生成吸附沉淀物,使砷得到去除。

马伟等报道[8],采用硫化法与磁场协同处理含砷废水,提高了硫化渣的絮凝沉降速度和过滤速度,并提高了硫化剂的利用率。

研究发现经磁场处理后,溶液的电导率增加,电势降低,磁化处理使水的结构发生了变化,改变了水的渗透效果。

国外曾[9]有人提出在高度厌氧的条件下,在硫化物沉淀剂的作用下生成难溶、稳定的硫化砷,从而除去砷。

化学沉淀法作为含砷废水的一种主要处理方法,工程化比较普遍,但并不是采用单一的处理方式,而是几种处理方式的综合处理,如钙盐与铁盐相结合,铁盐与铝盐相结合等等。

这种综合处理能提高砷的去除率。

但由于化学法普遍要加入大量的化学药剂,并成为沉淀物的形式沉淀出来。

这就决定了化学法处理后会存在大量的二次污染,如大量废渣的产生,而这些废渣的处理目前尚无较好的处理处置方法,所以对其在工程上的应用和以后的可持续发展都存在巨大的负面作用。

2物化法处理含砷废水物化法一般都是采用离子交换、吸附、萃取、反渗透等方法除去废液中的砷。

物化法大都是些近年来发展起来的较新方法,实用的尚不多见,但是有众多学者在这方面做了深入的研究,并取得了显著的成果。

陈红等曾[10]利用MnO2对含As(III)废水进行了吸附实验,结果表明,MnO2对As(III)有着较强的吸附能力,其饱和吸附量为/g(δ-MnO2)和/g(ε-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。

胡天觉等报道[11],合成制备了一种对As(III)离子高效选择性吸附的螯合离子交换树脂,用该离子交换柱脱砷:含As(III)5g/L的溶液脱砷率高于%,脱砷溶液中砷含量完全达标,而且离子交换柱用2mol/L的氢氧化钠(含5%硫氢化钠)作洗脱液洗涤,可完全回收As(III)并使树脂再生循环利用。

刘瑞霞等[12]也曾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。

实验表明该纤维具有较好的动态吸附特性,/L氢氧化钠溶液可定量将/g吸附量的砷从纤维上洗脱。

另外,还有不少人作了用钢渣、选矿尾渣、高炉冶炼矿渣等废渣处理含砷废水的研究,取得了不错的成果。

但由于物化法只能处理浓度较低,处理量不大,组成单纯且有较高回收价值的废水,而工业废水的成分较复杂,所以物化法的工程化程度较低。

3微生物法处理含砷废水与传统物理化学方法相比,用微生物法处理含砷废水具有经济、高效且无害化等优点,已成为公认最具发展前途的方法。

活性污泥国内外诸多研究表明,活性污泥ECP(胞外多聚物)能大量吸附溶液中的金属离子,尤其是重金属离子,他们与ECP的络合更为稳定。

关于吸附机制,在ECP的复杂成分中吸附重金属离子的似乎是糖类。

Brown和Lester (1979)指出ECP中的中性糖和阴离子多糖有着吸附不同金属离子的结合点位,不同价态或不同电荷的金属离子可以在不同的点位与ECP结合,如中性糖的羟基、阴离子多聚物的羟基都可能是金属的结合位[13]。

Kasan、Lester、Modak 和Natarajam等认为:活性污泥对重金属离子的吸附有两种机制即表面吸附和胞内吸收;表面吸附是指活性污泥微生物的胞外多聚物(甲壳素、壳聚糖等)含有配位基团—OH,—COOH,—NH2,PO43-和—HS等,他们与金属离子进行沉淀、络合、离子交换和吸附,其特点是快速、可逆和不需要外加能量,与代谢无关;胞外吸收通过金属离子和胞内的透膜酶、水解酶相结合而实现,速度较慢需要能量,而且与代谢有关[14]。

此外,Ralinske指出:好氧生物能大量富集各种重金属离子,这些离子积累于细胞外多聚物中,并在厌氧条件下释放回液相中[15]。

这就有利于我们在二沉池中分离和沉降重金属离子。

在活性污泥法处理含砷废水的实验中,存在许多影响因素,主要影响因素如下:(1)砷的浓度及价态不同价态的砷对活性污泥的毒性不同。

实验表明,As(III)对脱氢酶的毒性比As(V)平均大53倍。

As(III)对蛋白酶活性的毒性约为As(V)的75倍。

还有,As(III)对活性污泥脲酶活性的毒害作用是As(V)的35倍[16]。

所以处理含砷废水时有必要将As(III)氧化成As(V)。

实验还表明,活性污泥对低浓度砷的去除率高于对高浓度砷的去除率,这是由于污泥的吸附能力有限所造成的。

此外,重金属离子浓度小于5mg·L-1时,活性污泥法对污水中有机物的处理效果不受重金属影响,当重金属离子浓度大于30mg·L-1时,活性污泥法污水中有机物的处理效果则大大受到影响[9]。

(2)有机负荷有机负荷对活性污泥去除五价砷也有较大的影响,有机负荷高,去除率也高。

主要有两方面的原因:一是污水中的有机物本身可和五价砷相结合,降低了污水中砷的浓度;二是有机物浓度高有利微生物生长繁殖,这进一步提高活性污泥对五价砷的去除率[17]。

此外,有机负荷高还可以防止污泥膨胀。

因为在高有机负荷环境中絮状菌比大多数丝状菌有更强的吸附和存贮营养物能力,能够充分利用高浓度的底物迅速增殖,具有较高的比生长速率,抑制了丝状菌的生长。

在低负荷下混合液中底物浓度长时间都低,由于缺少足够的营养底物,絮状菌的生长受到抑制,而丝状菌具有较大的比表面积,当环境不利于微生物的生长时,丝状菌会从菌胶团中伸展出来以增加其摄取营养物质的表面积。

一方面,伸出絮体之外的丝状菌更易吸收底物和营养,其生长速率高于絮状菌,从而成为活性污泥中的优势菌种;另一方面,丝状菌越多,其菌丝越长,活性污泥越不易沉降,SVI越高,导致了污泥膨胀[18]。

(3)pHpH对金属去除影响很大,因为pH不仅影响金属的沉降状态,而且影响吸附点的电荷。

一般pH升高有利于污泥对阳离子金属的吸附。

直至产生氢氧化物沉淀,反之则有利于对呈负电荷状态存在的金属的吸附。

但是,过高或过低的pH对微生物生长繁殖不利,具体表现在以下几个方面:①pH过低(pH=),会引起微生物体表面由带负电变为带正电,进而影响微生物对营养物的吸收。

②过高或过低的PH还可影响培养基中有机化合物的离子化作用,从而间接影响微生物。

③酶只有在最适宜的pH时才能发挥其最大活性,极端的pH使酶的活性降低,进而影响微生物细胞内的生物化学过程,甚至直接破坏微生物细胞。

④过高或过低的pH均降低微生物对高温的抵抗能力[19]。

(4)生物固体停留时间(Qc)Qc对阳离子金属去除有较大影响,因为活性污泥表面常被难溶性或微溶性的多聚物所包围(如多糖),这些多聚物表面的电荷可使金属迅速地得以去除。

已经证实,细菌多聚物产生和细菌生长相有关,稳定相和内源呼吸阶段多聚物产量最大,而Qc增大,污泥中细菌处于稳定相和内源呼吸阶段,有利于对金属的去除[17]。

(5)污泥浓度污泥浓度高,吸附点也随着增加,从而有利于金属的去除。

从去除金属的角度出发,高有机负荷,高污泥浓度的运行方式最为理想。

活性污泥法处理含砷废水,不论在处理费用,还是二次污染,或者工程化方面,都比传统处理方法具有相当突出的优势。

虽然在理论研究方面还不是十分完善,但是在处理机制和影响因素方面都已达成一定的共识。

如果在处理工艺上再进行一定的改进,如往污泥中投加优势菌种,可以改善污水的处理效果;此外,还可以引进生活污水进行混合处理并进行曝气,这样不仅降低了砷的浓度以及砷对污泥的毒害作用,同时还解决了活性污泥的营养源问题,为活性污泥法处理含砷废水的工程化应用开辟了一片新天地。

相关文档
最新文档