砷的性质

一、砷元素的形态及其特性

砷（As）是一个广泛存在并且具有准金属特性的元素，呈灰色斜方六面体结晶，有金属光泽，既不溶解于水又不溶解于酸，为非人体必需元素。克拉克值为5×10－4,宇宙丰度为4.0。除发现少量的天然砷外，已知有150多种含砷矿物。最普通的矿物是：砷化物矿，硫化物矿，氧化物矿，砷酸盐矿。砷的毒性与它的化学性质和价态有关。长期饮用高砷水，会引起花皮病或皮肤角质化等皮肤病，黑脚病，神经病，血管损伤，以及增加心脏病发病。天然水中的砷来源于农业和林业使用砷化合物药剂，还来源于冶金、化工、化学制药、制革、纺织、木材加工、玻璃、油漆颜料和陶瓷等工业废水对天然水体的污染。

近年来，由于采煤及其它工业污染,使地下水中砷的浓度不断增加，砷污染已经成为一个潜在的公共卫生问题，亚洲地区特别是孟加拉国地下水的砷污染问题已经受到国际社会特别的关注。由于饮用水中含有的砷超过一定限量会引起慢性中毒，因此世界卫生组织规定生活饮用水安全标准为每升含砷不超过0.05毫克。2001年1月，EPA提出一个新的标准，即生活饮用水标准每升含砷不超过0.01毫克，并决定从2006年起实施，欧盟也计划实行这一标准。

据卫生部的统计，我国目前有11个省的部分地区受到地下水中砷的污染，内蒙古、新疆、台湾等地饮水中含砷量高达0.2-2.0mgAs/l，严重超过我国现行饮水卫生标准＜0.05mgAs/l（饮用水新标准GB5749-2006的砷标准值为＜0.01mgAs/l），导致地方性砷中毒，饮用水除砷是防治地方性砷中毒的关键措施，所以，安全、有效、经济的饮水除砷方法的研究显得尤为重要。

二、除砷技术和方法

（1）介质过滤法

研究表明，利用介质过滤对As（Ⅴ）的去除效果明显好于As（Ⅲ）。所以在除砷过程中常对所处理的水进行预氧化，把三价As(Ⅲ)氧化为五价As(Ⅴ)。然后，通过填充无烟煤、石英砂的滤层进行截留。

介质过滤方法对于高砷水的去除效果优于低砷水，较难达到饮用水新标准要求。

（2）吸附过滤法

吸附法是一种简单容易的水处理技术，一般适合于处理量大、浓度较低的水处理体系。该方法是以具有高比表面积、不溶性的固体材料作吸附剂，通过物理吸附作用、化学吸附作用或离子交换作用等机制将水中的砷污染物固定在自身的表面上，从而达到除砷的目的。主要的除砷吸附剂有F.F复合分子筛、活性氧化铝、活性炭、骨炭以及天然或合成的金属氧化物及其水合氧化物等。

在复合分子筛除砷技术的应用上，一些水处理人士投入了较多精力，但真正成功实施的案例很少，在国内仍停留在试验阶段。其它方法如：小颗粒活性氧化铝、骨炭、活性炭等，则存在价格贵、难再生或无法再生、易饱和、使用寿命短、易造成铝或氨氮超标等相关问题出现。

（3）离子交换法

离子交换是利用阴阳离子交换树脂的选择性交换，除去水中的部分离子的过程。离子交换树脂能够从电解质溶液中吸取某种阳离子或者阴离子，而把自身所含的另外一种带相同电荷符号的离子等量地交换出来，并释放到溶液中去。按照所交换离子的种类，离子交换剂可分为阳离子交换剂和阴离子交换剂两大类。水中砷的存在是以阴阳两种价态存在的，可针对采取复合床或混合床离子交换的办法去除。曾经有过相关文献报道，利用离子交换法可以测量水中砷的含量。

离子交换在除去砷时，会首先脱除水中的其他电性较强的电解质，同时使出水含盐量降低，再生成本增加，不适合用于单纯除砷的场合。

（4）膜分离法处理

膜分离技术简单说就是超微过滤技术。对除砷而言，最为有效的膜法处理手段是反渗透（Reverse Osmosis)。利用反渗透技术，我们可以用压力使溶质与溶剂分离。反渗透膜中有众多的微孔，这些微孔的直径为0.0005微米，与水分子的直径相当，水分子可以通过。大于这一孔径的细菌、病毒和大部分分子、离子均被截留而与纯水分离。

反渗透设备具有是自动化程度高，操作维护简便的优点。缺点在于设备造价昂贵，

有10-25%浓水需要排放。

（5）离子交换+吸附过滤

利用离子交换树脂的结构和制作机理，附加特殊工艺使之改性，使之具有离子交换和吸附过滤双重功效。

与其他除砷技术和方法比较，该项技术具有交换容量大，再生周期长，成本较低，除砷针对性强，再生工艺简单等优点。目前国际和国内很多研究机构对此项技术进行研究，已经有多种牌号的除砷专用树脂用于世界各地的高砷水处理。

本工程采用的工艺为离子交换+吸附过滤。