廢水中的三價(jià)砷可以用沉淀法進(jìn)行回收,如硫酸廠中的廢水,可用硫化鈉在20~40℃下進(jìn)行處理,所得的硫化砷用硫酸銅在70℃進(jìn)行處理,冷卻后進(jìn)行分離,分出硫化銅后,再與硫酸銅溶液反應(yīng),并在>70℃通入空氣或氧,使砷成為五價(jià),再分出硫化銅,溶液通入二氧化硫或硫酸廠的尾氣,使五價(jià)砷還原成三價(jià)砷,并結(jié)晶,過(guò)濾干燥,即可回收三氧化二砷[1]。
在從蒽醌磺酸制備氨基蒽醌過(guò)程中,以前曾用過(guò)Na2HAsO4作為催化劑,其廢水可以先在90℃加入過(guò)氧化氫,再通過(guò)一個(gè)陽(yáng)離子交換樹脂處理,出水中形成的H3AsO4可以用20%的NR3(R=C8~16的烷基)在二甲苯中的溶液進(jìn)行萃取,約有95%以上的砷被回收,其純度可達(dá)97~98%,可以回用于氨基蒽酯的生產(chǎn)。而出水中砷的最終濃度可降至0.005~0.007mg/L[2]。
5.3沉淀及混凝沉降法
砷的主要處理方法有硫化物沉淀法, 或與多價(jià)重金屬如三價(jià)鐵等絡(luò)合并與金屬氫氧化物進(jìn)行共沉定。第二種方法是水處理技術(shù)中常采用的傳統(tǒng)混凝沉降法。 此外也可采用活性炭和礬土吸附或離子交換。
5.3.1 鐵鹽法
鐵鹽法是處理含砷廢水主要方法,由于砷(V)酸鐵的溶解度極小,所以除直接用鐵鹽處理[3][4][5][6][7][8][9][10]外,也可在處理含砷廢水時(shí),先進(jìn)行氧化處理,使廢水中的三價(jià)砷先氧化成五價(jià)砷,使沉淀或混凝沉降法的效果更好。由于空氣對(duì)三價(jià)砷的氧化速度很慢,所以常用氧化劑進(jìn)行氧化,常用的氧化劑有氯,臭氧,過(guò)氧化氫,漂白粉,次氯酸鈉[11][12][13]或高錳酸鉀,也可以在亞硫酸鈉存在下進(jìn)行光催化氧化[14][15]。如在活性炭存在下也可以進(jìn)行空氣催化氧化,再與鎂,鐵,鈣或錳等鹽作用,脫砷能力可以提高10~30倍[16]。結(jié)合鐵鹽處理,出水中的砷含量可以降至0.05~0.1mg/L[17]。鐵鹽法可以用在飲用水的凈化中去[18]。
廢水中的砷可以用石灰乳、鐵鹽沉淀、中和,再用PTFE膜過(guò)濾,廢水中的砷的去除率可達(dá)99.7%,克服了傳統(tǒng)的含砷廢水處理工藝投資高,占地大,運(yùn)行成本高,處理后水質(zhì)不穩(wěn)定的弱點(diǎn),濾清液無(wú)色,清澈,透明,可以達(dá)標(biāo)排放或降級(jí)回用[19]。
用硫酸鐵或其它三價(jià)鐵鹽可以有效地去除廢水中的砷化合物。 當(dāng)初始濃度為 0.31~0.35毫克/升時(shí), 用硫酸鐵處理, 砷的去除率可達(dá) 91~94%, 如再經(jīng)雙層濾料過(guò)濾, 去除率還可增加 5~7%, 總?cè)コ士蛇_(dá) 98~99%, 出水砷含量可降至 0.003~0.006毫克/升[20]。在用硫酸鐵作為凝聚劑時(shí), 當(dāng)用量在 500毫克/升時(shí), 可以使水中的含砷量從 25毫克/升降至 5毫克/升以下。其機(jī)理是共沉淀法, 在鐵沉淀的同時(shí), 將砷也從廢水中絡(luò)合除去。砷酸鹽和亞砷酸鹽都可以用這種方法處理。如在處理前用氧化的方法進(jìn)行預(yù)處理, 使亞砷酸鹽先氧化或高錳酸鉀氧化成砷酸鹽, 其去除效果會(huì)更好[21][22]。其沉淀的pH值可以控制在≥2,在沉降時(shí)加入高分子絮凝劑其效果更好[23]。采用石灰-聚合硫酸鐵法對(duì)硫酸生產(chǎn)中含砷廢水進(jìn)行了處理,實(shí)驗(yàn)了pH值、m(Fe)/m(As)(質(zhì)量比)、石灰加入量等條件對(duì)As去除率的影響。結(jié)果表明,當(dāng)pH值為8.8-10.6,m(Fe)/m(As)不小于5時(shí),處理后的廢水中As的質(zhì)量濃度小于1mg/L,符合國(guó)家排標(biāo)準(zhǔn)[24]。當(dāng)用漂白粉作為氧化劑,結(jié)合鐵鹽處理,可以得到鐵鹽沉淀,出水中的砷含量可降至 0.3~0.5mg/L,產(chǎn)生的砷酸鈣含砷及銻分別為20及22%,可在玻璃工業(yè)中作為脫色劑[25]。廢水中的砷還可以用氯化鑭或與硫酸鐵一起作用,使砷成砷酸鑭沉淀而去除,所得的砷酸鑭在pH為3~10.0均比較穩(wěn)定,適宜于后續(xù)處置[26][27]。當(dāng)含重金屬工業(yè)廢水中去除砷時(shí), 砷可隨重金屬的沉淀而一起去除, 去除率可達(dá) 90%, 在鐵存在的情況下, 用石灰處理可有效地去除砷, 砷含量可降至 0.05毫克/升。如再與氧化鈦吸附法結(jié)合,出水中的砷含量可以降至5ppb[28]。由三價(jià)鐵鹽凈化含砷廢水的廢渣,如再與硫酸亞鐵溶液混合,并用石灰將pH調(diào)整至9,放置數(shù)天后,可以得到強(qiáng)磁性的穩(wěn)定黑色沉淀[29]。
硫酸廠的含砷廢水,可以將其pH從1~2用消石灰中和提高至12~12.3,在中和時(shí)并加以攪拌及曝氣,再與聚丙烯酰胺處理,經(jīng)過(guò)濾后,并加入粘土進(jìn)行吸附,出水中的砷含量可以降至<0.05mg/L[30]。也可以用氯進(jìn)行氧化,使三價(jià)砷轉(zhuǎn)化成五價(jià)砷,再與足量的消石灰作用使pH調(diào)至12,使砷酸鈣析出[31]。
利用三價(jià)鐵和錳的共沉淀作用,可以用來(lái)處理含砷廢水,pH以9~12間為好[32]。
硫酸亞鐵也可用來(lái)處理含砷廢水, 在特定的條件下, 處理后的含砷量可以降至 0.05毫克/升以下[33][34][35]。
含砷廢水可以通過(guò)電絮凝法進(jìn)行處理,當(dāng)用低碳鋼及不銹鋼作為陽(yáng)極及陰極,可用來(lái)處理熔煉廠的廢水[36]。
5.3.2 鋁鹽法
用鋁鹽處理含砷廢水, 其效果相對(duì)較差。用明礬時(shí), 砷的去除效果約為 75~79%, 亞砷酸鹽的去除率只有 10~25%。但在處理亞砷酸鹽前, 先用氯氣等處理, 使其先轉(zhuǎn)變成砷酸鹽, 則其去除率與砷酸鹽相同。
5.3.3硫化物沉淀法
含砷廢水, 在pH 6~7的條件下, 加入硫化鈉或硫化氫可以開成硫化砷沉淀, 并使出水中的砷含量降至 0.05毫克/升[37]。并且發(fā)現(xiàn)硫化物沉淀法對(duì)砷酸鹽有效, 也對(duì)亞砷酸是無(wú)效的。但在石灰存在下, 并在高的 pH條件下, 對(duì)砷酸鹽和亞砷酸鹽均是有效的. 因?yàn)樵诟遬H的環(huán)境下, 亞砷酸鹽可以轉(zhuǎn)換成砷酸鹽[38]。在用硫化法處理含砷廢水時(shí),如再結(jié)合磁效應(yīng),則可以加速其沉降速率,提高砷的去除效率[39][40]。另外硫磺在石灰乳中的溶液也可以處理廢水中的砷,如果將此沉淀在取去前在加壓釜中125~155℃加熱,則可以減少沉淀中砷滲析出的可能[41]。硫化鈉也可以作為砷的沉淀劑來(lái)處理含砷廢水,當(dāng)將氧化還原電位勢(shì)控制在50~70mV時(shí),廢水中的99%的砷和銅可以被去除[42]。用硫化鐵FeS對(duì)含砷廢水可以進(jìn)行沉淀轉(zhuǎn)化,絮凝和中和的方法進(jìn)行處理,出水中含砷量在pH2~9時(shí),可以達(dá)到<0.5mg/L[43]。
含砷的廢水可以用硫化鈉來(lái)處理[44],例如黃鐵礦的洗滌廢水,含有22%的游離硫酸及3.5g/L的砷,可以用65g/L的硫化鈉(并用硫化氫處理使硫化鈉含量為23%硫氫化鈉為77%),室溫下攪拌1小時(shí),溶解的硫化氫用壓縮空氣去除,并加入硅藻土作為過(guò)濾助劑,經(jīng)過(guò)濾后,廢液中的砷含量可以降至0.1mg/L[45]。用硫化鈉處理砷時(shí),也可以在二氧化硫的存在下進(jìn)行,所得的硫化砷沉淀可以在壓熱釜中加熱至軟化點(diǎn)及熔點(diǎn),可以提高其致密度,密度可以達(dá)到2.05g/cm3, 使沉淀易于保存及處理。
廢水中的砷及銻或其它金屬,可以用硫化物處理,去除率可以達(dá)到99.97%[46]。硫化鐵也可以用來(lái)除去廢水中的砷及其它金屬[47],如粉碎的FeS在pH在7左右加至廢水中,其中含砷5.0ppm,經(jīng)振搖48小時(shí)后過(guò)濾,砷的含量可以降至0.0035ppm[48]。也有報(bào)導(dǎo)在pH為3.5時(shí),其去除效率為最好[49]。
在用硫化鈉法處理含砷廢水時(shí),如能控制氧化還原勢(shì)在<250mV,再用碳酸鈉或消石灰中和,并結(jié)合硫酸鐵等鐵系混凝劑,則效果更好[50]。
在pH≤8的情況下,廢水用環(huán)狀的亞氨基硫代氨基甲酸衍生物處理,可以使砷以固體的形式析出[51]。在pH≤3的情況下,也可以用二烷基硫代氨基甲酸鹽(R2NCSSNa, 式中R=Me,Et,或n-Bu),可再與硫脲可作為砷的沉淀劑[52][53]。也可用上述類型的二烷基硫代氨基甲酸有機(jī)銨鹽,或其多元胺鹽,或?qū)⑵漭d于多孔樹脂上來(lái)處理含砷廢水[54][55]。
5.3.4鈣鎂離子沉淀法
用石灰法是去砷的最經(jīng)濟(jì)的方法,但必需首先要將三價(jià)砷氧化成五價(jià)砷,這樣才能取得最好的效果。這樣所得的沉淀溶解度最小, 如能加熱,并將pH調(diào)整至11~13則效果更好[56][57]。如果對(duì)出水要求較高,如要求砷的濃度在~0.5mg/L,則可以考慮再加入磷酸鹽,以提高砷的去除效果[58],去除率可以達(dá)到99%[59]。砷可以用堿土金屬性離子進(jìn)行沉淀去除,包括鈣,鎂及鋇等。三價(jià)砷和五價(jià)砷與氫氧化鈣作用,在堿性條件下可以生成Ca(AsO2)2.Ca(OH)2 及Ca3(AsO4)2.Ca(OH)2,可以用二階段進(jìn)行反應(yīng),第一階段砷的濃度可以降至<10mg/L,而在第二階段砷的濃度可以減至<0.5mg/L,而第二階段的污泥回流至第一階段。所得的沉淀如能在>700℃加熱灼燒,可以使沉淀穩(wěn)定,砷不易滲出[60]。如結(jié)合其它方法,可以使出水中的砷含量降至<0.3mg/L[61]。也可以用電石糊,如一含490mgAs/L的廢水,先用次氯酸鈉溶液進(jìn)行氧化,再用電石糊將pH調(diào)至≥9.5,經(jīng)過(guò)濾后,濾液中的砷含量可以降至6.4mg/L[62]。如用硫酸鎂作為沉淀劑,pH應(yīng)控制在8.5左右[63]。可在用氯化鎂時(shí),加入石灰,使pH調(diào)整至10.0~10.5[64],使用硫酸鎂可以使砷的濃度降至5mg/L[65],當(dāng)鎂/砷比為200:1時(shí),出水中砷濃度可以降至≤0.5mg/L[66]。
廢水中的三價(jià)砷也可以先用微生物 Pseudomonas Putida 及Alcaligenes eutrophus 處理,再用磷酸鹽及石灰處理的方法去除[67]。
5.3.5 其它沉淀法
含砷廢水如與能水解產(chǎn)生鈦酸的化合物作用,則可以共沉淀的原理將砷除去。如在pH2~8的范圍內(nèi)將含97.08的合成含砷廢水用鈦酸四異丙酯作用,并在40℃攪拌16小時(shí),經(jīng)過(guò)濾后,廢水中的砷含量可以降至0.026~0.054μgAs/ml[68]。
廢水中砷還可以用有機(jī)胺進(jìn)行離子浮選法進(jìn)行處理,如可以用十六烷胺醋酸鹽或十八烷胺醋酸鹽,與砷反應(yīng)生成疏水性的沉淀而被去除,當(dāng)pH值為4.7~5.1時(shí),出水中砷的含量可以降至<0.5mg/L,但如有氯離子及硫酸根離子存在時(shí),會(huì)影響砷的去除[69]。
5.4吸附法
用稀土屬物質(zhì)來(lái)去除廢水中的有害陰離子, 如F, As及Se等。 有些稀土物質(zhì)在工業(yè)中未找到用途, 但量大, 可用來(lái)處理廢水, 如鑭鹽可用來(lái)沉定砷鹽, 固體的鑭及釔可用來(lái)吸附其它有害負(fù)離子, 也可將鑭或釔離子載于多孔的硅膠上以改進(jìn)其吸附作用[70]。載有鐵的天然或人工沸石也可以有效地從廢水中將砷去除[71]。制鋁工業(yè)的紅泥也可以用來(lái)作為砷的吸附劑,在pH9.5的條件下有利于三價(jià)砷的去除,而在pH1.1~3.2則有利于五價(jià)砷的去除,三價(jià)砷的吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程,而五價(jià)砷的吸附過(guò)程則是一個(gè)吸熱過(guò)程[72]。
由碳酸錳及碳酸鉍(Mn:Bi=1.00:0.23)混合物在400℃加熱4.5小時(shí)制成的氧化錳可以用來(lái)吸附廢水中的砷,其中含的鉍可以提高氧化錳對(duì)砷的吸附,在pH為4.5~5.0時(shí),及As的濃度為10mg/L時(shí),其吸附容量為 7.75mg/g,可以使砷的濃度降至2.3mg/L[73][74]。由低溫電解而制得的二氧化錳,在投加量為2g/L及pH為2 時(shí),10ppm的砷可以降至0.15ppm,并可以用氫氧化鈉溶液再生[75]。
水滑石(Mg3Al(OH)8)2CO3xH2O,可以從廢水中吸附砷,當(dāng)砷的初始濃度分別為75,100,150mg/L時(shí),其最大的去除率分別為 78.2,74.8及70.2%。在pH為8.5時(shí)其吸附容量最大,其吸附模式符合Langmuir吸附等溫線。吸附后的砷并可用0.1M的氫氧化鈉洗脫下來(lái)[76]。銳鈦型的二氧化鈦可以用來(lái)吸附廢水中的砷,如當(dāng)廢水中的砷含量為3ppm,當(dāng)與100克/10升的上述二氧化鈦懸浮液處理,出水中的砷含量可以降至30ppb的水平[77]。
吸附還可以用載鋁的沸石[78]、載鉬的殼聚糖珠[79]、在用載鐵(5%-30%)的灼燒過(guò)的硅藻土[80]、膨潤(rùn)土及D202樹脂[81]來(lái)去除廢水中的砷。
鐵或氧化鐵可以吸附地?zé)崴械纳椋玷T鐵屑可以用作吸附劑,并可用酸將吸附的砷洗脫下來(lái)[82]。一些制備鋅過(guò)程產(chǎn)生的含鐵廢渣,也可以用來(lái)作為砷的吸附劑,如廢渣中含氫氧化鐵45~52%,氫氧化鋁1.3%,氫氧化鋅13~20%及水25~30%可用來(lái)吸附砷[83]。一種由Fe(OH)3處理過(guò)的石灰石,可以用來(lái)吸附砷。其砷的吸附容量取決于石灰石上所載的鐵量。在pH2~10的范圍內(nèi),吸附不受pH的影響,并不受Cl-,NO3-,SO4-及ClO4-所影響,但磷酸根的存在會(huì)大大地影響其吸附性能。而在pH3.5~10的范圍內(nèi),吸附在上的砷并無(wú)明顯的解吸作用[84]。石灰石最好是來(lái)源于珊瑚,這種多孔的石灰石除鐵外,鋁,鎂或再加上戊二醛對(duì)砷都有較好的吸附作用[85]。而沸石載有二價(jià)錳或三價(jià)鐵后都有明顯的吸附砷的作用[86]。
活性炭可以用來(lái)吸附水中的砷,如用鋯,鐵,鎳,鈷或鋁在350℃下進(jìn)行改性,其吸附性能更好,其中以含鋯的炭為最好,其次為鐵,吸附過(guò)程認(rèn)為是一種對(duì)AsO42-的化學(xué)吸附,磷酸鹽對(duì)吸附有抑制作用,含鋯炭可以用0.01~0.1N氫氧化鈉進(jìn)行再生[87]。
活性炭對(duì)砷的吸附,在pH為4~5時(shí)為最好,其機(jī)理主要是靜電吸引及形成特殊的化學(xué)鍵,活性炭的型號(hào)對(duì)砷的吸附也有較為重要的作用,廢水中存在有機(jī)污染物對(duì)砷的吸附影響不大,但二價(jià)鐵的存在可以提高對(duì)砷的吸附速度,并提高其去除率,強(qiáng)酸或堿可以從活性炭中回收五價(jià)砷,但不能完全恢復(fù)活性炭的吸附能力[88]。對(duì)活性炭的來(lái)源研究發(fā)現(xiàn)在堿性條件下,煤>果殼>木材,吸附的砷主要是H2AsO4-及HAsO4-,但在pH低于8時(shí),H3AsO3不能被吸附,但一旦被氧化成 H3AsO4,就能很快地被吸附。由于活性炭對(duì)亞砷酸有很強(qiáng)的催化氧化的能力,在空氣的存在下,很快地被氧化成砷酸而被吸附。催化的最佳pH為5~6,而在酸性條件下,其活性炭吸附能力依其來(lái)源為木材>果殼>煤。
廢水中的砷可以用軟錳礦(MnO2),磁性黃鐵礦(FeS),方鉛礦(PbS),纖鋅礦(ZnS)等礦石所吸附FeS對(duì)三價(jià)砷及五價(jià)砷的吸附容量分別為0.74及0.82mmol/g[89]。
強(qiáng)堿性的苯乙烯樹脂在處理含砷廢水時(shí),其去除率可達(dá)>99.7%[90]。在用陰離子交換樹脂吸附之前,先用陽(yáng)離子交換樹脂進(jìn)行處理,可以改善陰離子交換樹脂對(duì)砷的吸附能力[91]。
分子中含有 CH2N(R)CH2[CH(OH)]nCH2OH結(jié)構(gòu)的螯合型樹脂,其中R=H或C1~5的烷基,以及n=1~6,如Amberlite IRA 743, 可以用來(lái)吸附廢水中的砷,其吸附容量為30mgAs3+/mL樹脂[92]。
載有單斜或立方晶體水合氧化鋯的多孔樹脂可以用來(lái)吸附鋯,這種樹脂可以用多孔球形高分子珠體用八水氧氯化鋯處理,再經(jīng)水解及熱處理。水合氧化鋯沉積在樹脂的一些較大的孔徑孔道中,在弱酸性或中性條件下對(duì)五價(jià)砷有良好的吸附作用,而三價(jià)砷要在pH9~10才有較好的吸附作用。用這種方法處理可以達(dá)到日本的工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)(0.1ppm),吸附后可以用1M的氫氧化鈉進(jìn)行再生,而在吸附或再生過(guò)程中,鋯的滲出是極微小的,所以吸附樹脂可反復(fù)使用[93][94][95]。
鉬酸鹽浸漬的殼聚糖顆粒可以pH2.5~3.5的范圍內(nèi)有效地吸附五價(jià)砷,其機(jī)理是砷與其中鉬酸鹽發(fā)生復(fù)合的原因,即使?jié)舛容^低,其吸附容量仍很高,可以用來(lái)作為廢水治理中最后凈化的手段,磷酸鹽的存在對(duì)吸附有一定的抑制作用,其吸附過(guò)程符合Langmuir吸附等溫線[96]。
可以用季銨化的稻谷來(lái)吸附廢水中的五價(jià)砷,吸附基本上是屬于離子交換過(guò)程,并符合Langmuir吸附等溫線,其最大吸附容量在28±2℃及pH為7.5時(shí)為18.98mg/g。硫酸根對(duì)吸附有抑制作用[97]。
用合成的針鐵礦來(lái)吸附廢水中五價(jià)砷,并用氣浮法進(jìn)行固液分離[98]。
用銅浸漬過(guò)的鋸木炭來(lái)吸附三價(jià)砷,吸附過(guò)程是一級(jí)反應(yīng),并呈吸熱過(guò)程,當(dāng)廢水濃度為100mg/L時(shí),在pH1~12間,三價(jià)砷的吸附率從1.5%增加至74.9%,過(guò)程符合Langmuir吸附等溫線,陰離子如氯離子,醋酸根,高氯酸根,碳酸根及磷酸根對(duì)過(guò)程均無(wú)明顯影響,含15%的H2O2的0.2M HNO3可用來(lái)作為再生劑[99]。
三價(jià)砷可以用瓷土進(jìn)行吸附,過(guò)程符合Langmuir吸附等溫線,在pH8時(shí)有最大的去除能力[100]。而五價(jià)砷的最大去除能力時(shí)的pH為6.4[101]。
三氧化二鋁也可以用來(lái)吸附廢水中砷,吸附后可以膜技術(shù)進(jìn)行微濾固液分離,吸附劑可以再生回用[102]。經(jīng)過(guò)2小時(shí)的處理,出水中的砷含量可以降至≤50ppb[103]。
在用氯,次氯酸鈉或臭氧預(yù)處理后,將三價(jià)砷氧化成五價(jià)態(tài)后,砷還可以用粒狀的由電解制得的二氧化錳來(lái)吸附去除。吸附過(guò)程不需要對(duì)pH進(jìn)行控制[104]。
飛灰吸附砷時(shí)符合Freundlich吸附等溫線,其吸附性能與活性炭一樣良好,其它存在的離子對(duì)吸附影響不大[105]。
可用來(lái)吸附廢水中的砷的吸附劑還有斜發(fā)沸石[106]。
5.5離子交換法
廢水中的砷酸鹽和亞砷酸鹽還可以有效地用強(qiáng)堿型或弱堿型離子交換樹脂去除。弱堿性陰離子交換樹脂 Ionic A-260 處理含砷 68毫克/升的砷酸鹽廢水, 在 pH值 6.95時(shí), 去除率可達(dá) 82~100%, 中等堿性或強(qiáng)堿性樹脂(Ionic A-300, A-540, A-550)效果較差。一般而言, 弱堿性樹脂宜在較低的 pH環(huán)境下工作, 而中性樹脂宜在接近中性的條件下工作較好, 而強(qiáng)堿性離子交換樹脂則可在較寬廣的 pH條件下工作[107][108]。用鋁載的聚羥肟酸螯合樹脂可以在pH3~6.5下對(duì)廢水中的砷進(jìn)行吸附,吸附過(guò)程符合 Langmuir模式,最大吸附容量為2.1 mmol/g樹脂,常見(jiàn)的陰離子如氯根,硝酸及硫酸根不影響砷的吸附,但磷酸根有明顯的影響,此法可以用來(lái)處理半導(dǎo)體工業(yè)及木材處理工業(yè)[109]。載鐵的亞氨基醋酸鹽螯合樹脂(載鐵量為168mg/g樹脂)用來(lái)處理含砷廢水時(shí),在pH1.7時(shí)砷的吸附量最大,砷的吸附量可達(dá) ~60mg As/g樹脂[110]。此外還可載有鋯Zr(IV)-EDTA的螯合樹脂進(jìn)行進(jìn)行交換吸附[111]。
砷可以用含巰基的大孔樹脂來(lái)吸附去除,這種樹脂可以從甲基丙烯酸-2,3-環(huán)硫丙基酯-二乙烯苯聚合而得。它顯示出對(duì)三價(jià)砷的良好吸附作用,所吸附的NaAsO2可以用稀氫氧化鈉溶液解吸,可以多次循環(huán)作用[112]。
5.6萃取法
含三價(jià)和五價(jià)砷的硫酸廢水,可以用等體積的疏水性萃取劑在 50℃進(jìn)行萃取分離,所用的萃取劑有Cyanex923, Cyanex925,Cyanex301及新癸酰異羥肟酸在甲苯中的溶液[113]。也可以用含有細(xì)小吸附顆粒及銨鹽的溶劑對(duì)含五價(jià)砷的廢水進(jìn)行處理,即使廢水中的砷濃度很低,砷仍能很容易地被去除,可以用來(lái)處理電子元件蝕刻廢水[114]。另外還有報(bào)導(dǎo)用磷酸三丁酯作為萃取劑對(duì)砷的萃取[115]。
5.7生物法
水葫蘆(Eichhomia crassipes(Mart)Solms)可以水中吸收砷對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化。由于砷還有可能從水葫蘆中滲瀝出,所以當(dāng)水體中有水葫蘆存在時(shí),對(duì)水體中的砷的環(huán)境評(píng)價(jià)要特別注意[116]。
Seopullariopsis brevicaulis可使廢水中的砷酸鹽轉(zhuǎn)化成胂及三甲胂,廢水中的砷去除率可以達(dá)到93~99%,其產(chǎn)生的氣體經(jīng)加熱熱解回收高品質(zhì)的砷,而Penicillium chrysogenum 可還原碲化合物成元素碲或二甲基碲,回收率可達(dá)8
廢水中的三價(jià)砷可以用沉淀法進(jìn)行回收,如硫酸廠中的廢水,可用硫化鈉在20~40℃下進(jìn)行處理,所得的硫化砷用硫酸銅在70℃進(jìn)行處理,冷卻后進(jìn)行分離,分出硫化銅后,再與硫酸銅溶液反應(yīng),并在>70℃通入空氣或氧,使砷成為五價(jià),再分出硫化銅,溶液通入二氧化硫或硫酸廠的尾氣,使五價(jià)砷還原成三價(jià)砷,并結(jié)晶,過(guò)濾干燥,即可回收三氧化二砷[1]。
在從蒽醌磺酸制備氨基蒽醌過(guò)程中,以前曾用過(guò)Na2HAsO4作為催化劑,其廢水可以先在90℃加入過(guò)氧化氫,再通過(guò)一個(gè)陽(yáng)離子交換樹脂處理,出水中形成的H3AsO4可以用20%的NR3(R=C8~16的烷基)在二甲苯中的溶液進(jìn)行萃取,約有95%以上的砷被回收,其純度可達(dá)97~98%,可以回用于氨基蒽酯的生產(chǎn)。而出水中砷的最終濃度可降至0.005~0.007mg/L[2]。
5.3沉淀及混凝沉降法
砷的主要處理方法有硫化物沉淀法, 或與多價(jià)重金屬如三價(jià)鐵等絡(luò)合并與金屬氫氧化物進(jìn)行共沉定。第二種方法是水處理技術(shù)中常采用的傳統(tǒng)混凝沉降法。 此外也可采用活性炭和礬土吸附或離子交換。
5.3.1 鐵鹽法
鐵鹽法是處理含砷廢水主要方法,由于砷(V)酸鐵的溶解度極小,所以除直接用鐵鹽處理[3][4][5][6][7][8][9][10]外,也可在處理含砷廢水時(shí),先進(jìn)行氧化處理,使廢水中的三價(jià)砷先氧化成五價(jià)砷,使沉淀或混凝沉降法的效果更好。由于空氣對(duì)三價(jià)砷的氧化速度很慢,所以常用氧化劑進(jìn)行氧化,常用的氧化劑有氯,臭氧,過(guò)氧化氫,漂白粉,次氯酸鈉[11][12][13]或高錳酸鉀,也可以在亞硫酸鈉存在下進(jìn)行光催化氧化[14][15]。如在活性炭存在下也可以進(jìn)行空氣催化氧化,再與鎂,鐵,鈣或錳等鹽作用,脫砷能力可以提高10~30倍[16]。結(jié)合鐵鹽處理,出水中的砷含量可以降至0.05~0.1mg/L[17]。鐵鹽法可以用在飲用水的凈化中去[18]。
廢水中的砷可以用石灰乳、鐵鹽沉淀、中和,再用PTFE膜過(guò)濾,廢水中的砷的去除率可達(dá)99.7%,克服了傳統(tǒng)的含砷廢水處理工藝投資高,占地大,運(yùn)行成本高,處理后水質(zhì)不穩(wěn)定的弱點(diǎn),濾清液無(wú)色,清澈,透明,可以達(dá)標(biāo)排放或降級(jí)回用[19]。
用硫酸鐵或其它三價(jià)鐵鹽可以有效地去除廢水中的砷化合物。 當(dāng)初始濃度為 0.31~0.35毫克/升時(shí), 用硫酸鐵處理, 砷的去除率可達(dá) 91~94%, 如再經(jīng)雙層濾料過(guò)濾, 去除率還可增加 5~7%, 總?cè)コ士蛇_(dá) 98~99%, 出水砷含量可降至 0.003~0.006毫克/升[20]。在用硫酸鐵作為凝聚劑時(shí), 當(dāng)用量在 500毫克/升時(shí), 可以使水中的含砷量從 25毫克/升降至 5毫克/升以下。其機(jī)理是共沉淀法, 在鐵沉淀的同時(shí), 將砷也從廢水中絡(luò)合除去。砷酸鹽和亞砷酸鹽都可以用這種方法處理。如在處理前用氧化的方法進(jìn)行預(yù)處理, 使亞砷酸鹽先氧化或高錳酸鉀氧化成砷酸鹽, 其去除效果會(huì)更好[21][22]。其沉淀的pH值可以控制在≥2,在沉降時(shí)加入高分子絮凝劑其效果更好[23]。采用石灰-聚合硫酸鐵法對(duì)硫酸生產(chǎn)中含砷廢水進(jìn)行了處理,實(shí)驗(yàn)了pH值、m(Fe)/m(As)(質(zhì)量比)、石灰加入量等條件對(duì)As去除率的影響。結(jié)果表明,當(dāng)pH值為8.8-10.6,m(Fe)/m(As)不小于5時(shí),處理后的廢水中As的質(zhì)量濃度小于1mg/L,符合國(guó)家排標(biāo)準(zhǔn)[24]。當(dāng)用漂白粉作為氧化劑,結(jié)合鐵鹽處理,可以得到鐵鹽沉淀,出水中的砷含量可降至 0.3~0.5mg/L,產(chǎn)生的砷酸鈣含砷及銻分別為20及22%,可在玻璃工業(yè)中作為脫色劑[25]。廢水中的砷還可以用氯化鑭或與硫酸鐵一起作用,使砷成砷酸鑭沉淀而去除,所得的砷酸鑭在pH為3~10.0均比較穩(wěn)定,適宜于后續(xù)處置[26][27]。當(dāng)含重金屬工業(yè)廢水中去除砷時(shí), 砷可隨重金屬的沉淀而一起去除, 去除率可達(dá) 90%, 在鐵存在的情況下, 用石灰處理可有效地去除砷, 砷含量可降至 0.05毫克/升。如再與氧化鈦吸附法結(jié)合,出水中的砷含量可以降至5ppb[28]。由三價(jià)鐵鹽凈化含砷廢水的廢渣,如再與硫酸亞鐵溶液混合,并用石灰將pH調(diào)整至9,放置數(shù)天后,可以得到強(qiáng)磁性的穩(wěn)定黑色沉淀[29]。
硫酸廠的含砷廢水,可以將其pH從1~2用消石灰中和提高至12~12.3,在中和時(shí)并加以攪拌及曝氣,再與聚丙烯酰胺處理,經(jīng)過(guò)濾后,并加入粘土進(jìn)行吸附,出水中的砷含量可以降至<0.05mg/L[30]。也可以用氯進(jìn)行氧化,使三價(jià)砷轉(zhuǎn)化成五價(jià)砷,再與足量的消石灰作用使pH調(diào)至12,使砷酸鈣析出[31]。
利用三價(jià)鐵和錳的共沉淀作用,可以用來(lái)處理含砷廢水,pH以9~12間為好[32]。
硫酸亞鐵也可用來(lái)處理含砷廢水, 在特定的條件下, 處理后的含砷量可以降至 0.05毫克/升以下[33][34][35]。
含砷廢水可以通過(guò)電絮凝法進(jìn)行處理,當(dāng)用低碳鋼及不銹鋼作為陽(yáng)極及陰極,可用來(lái)處理熔煉廠的廢水[36]。
5.3.2 鋁鹽法
用鋁鹽處理含砷廢水, 其效果相對(duì)較差。用明礬時(shí), 砷的去除效果約為 75~79%, 亞砷酸鹽的去除率只有 10~25%。但在處理亞砷酸鹽前, 先用氯氣等處理, 使其先轉(zhuǎn)變成砷酸鹽, 則其去除率與砷酸鹽相同。
5.3.3硫化物沉淀法
含砷廢水, 在pH 6~7的條件下, 加入硫化鈉或硫化氫可以開成硫化砷沉淀, 并使出水中的砷含量降至 0.05毫克/升[37]。并且發(fā)現(xiàn)硫化物沉淀法對(duì)砷酸鹽有效, 也對(duì)亞砷酸是無(wú)效的。但在石灰存在下, 并在高的 pH條件下, 對(duì)砷酸鹽和亞砷酸鹽均是有效的. 因?yàn)樵诟遬H的環(huán)境下, 亞砷酸鹽可以轉(zhuǎn)換成砷酸鹽[38]。在用硫化法處理含砷廢水時(shí),如再結(jié)合磁效應(yīng),則可以加速其沉降速率,提高砷的去除效率[39][40]。另外硫磺在石灰乳中的溶液也可以處理廢水中的砷,如果將此沉淀在取去前在加壓釜中125~155℃加熱,則可以減少沉淀中砷滲析出的可能[41]。硫化鈉也可以作為砷的沉淀劑來(lái)處理含砷廢水,當(dāng)將氧化還原電位勢(shì)控制在50~70mV時(shí),廢水中的99%的砷和銅可以被去除[42]。用硫化鐵FeS對(duì)含砷廢水可以進(jìn)行沉淀轉(zhuǎn)化,絮凝和中和的方法進(jìn)行處理,出水中含砷量在pH2~9時(shí),可以達(dá)到<0.5mg/L[43]。
含砷的廢水可以用硫化鈉來(lái)處理[44],例如黃鐵礦的洗滌廢水,含有22%的游離硫酸及3.5g/L的砷,可以用65g/L的硫化鈉(并用硫化氫處理使硫化鈉含量為23%硫氫化鈉為77%),室溫下攪拌1小時(shí),溶解的硫化氫用壓縮空氣去除,并加入硅藻土作為過(guò)濾助劑,經(jīng)過(guò)濾后,廢液中的砷含量可以降至0.1mg/L[45]。用硫化鈉處理砷時(shí),也可以在二氧化硫的存在下進(jìn)行,所得的硫化砷沉淀可以在壓熱釜中加熱至軟化點(diǎn)及熔點(diǎn),可以提高其致密度,密度可以達(dá)到2.05g/cm3, 使沉淀易于保存及處理。
廢水中的砷及銻或其它金屬,可以用硫化物處理,去除率可以達(dá)到99.97%[46]。硫化鐵也可以用來(lái)除去廢水中的砷及其它金屬[47],如粉碎的FeS在pH在7左右加至廢水中,其中含砷5.0ppm,經(jīng)振搖48小時(shí)后過(guò)濾,砷的含量可以降至0.0035ppm[48]。也有報(bào)導(dǎo)在pH為3.5時(shí),其去除效率為最好[49]。
在用硫化鈉法處理含砷廢水時(shí),如能控制氧化還原勢(shì)在<250mV,再用碳酸鈉或消石灰中和,并結(jié)合硫酸鐵等鐵系混凝劑,則效果更好[50]。
在pH≤8的情況下,廢水用環(huán)狀的亞氨基硫代氨基甲酸衍生物處理,可以使砷以固體的形式析出[51]。在pH≤3的情況下,也可以用二烷基硫代氨基甲酸鹽(R2NCSSNa, 式中R=Me,Et,或n-Bu),可再與硫脲可作為砷的沉淀劑[52][53]。也可用上述類型的二烷基硫代氨基甲酸有機(jī)銨鹽,或其多元胺鹽,或?qū)⑵漭d于多孔樹脂上來(lái)處理含砷廢水[54][55]。
5.3.4鈣鎂離子沉淀法
用石灰法是去砷的最經(jīng)濟(jì)的方法,但必需首先要將三價(jià)砷氧化成五價(jià)砷,這樣才能取得最好的效果。這樣所得的沉淀溶解度最小, 如能加熱,并將pH調(diào)整至11~13則效果更好[56][57]。如果對(duì)出水要求較高,如要求砷的濃度在~0.5mg/L,則可以考慮再加入磷酸鹽,以提高砷的去除效果[58],去除率可以達(dá)到99%[59]。砷可以用堿土金屬性離子進(jìn)行沉淀去除,包括鈣,鎂及鋇等。三價(jià)砷和五價(jià)砷與氫氧化鈣作用,在堿性條件下可以生成Ca(AsO2)2.Ca(OH)2 及Ca3(AsO4)2.Ca(OH)2,可以用二階段進(jìn)行反應(yīng),第一階段砷的濃度可以降至<10mg/L,而在第二階段砷的濃度可以減至<0.5mg/L,而第二階段的污泥回流至第一階段。所得的沉淀如能在>700℃加熱灼燒,可以使沉淀穩(wěn)定,砷不易滲出[60]。如結(jié)合其它方法,可以使出水中的砷含量降至<0.3mg/L[61]。也可以用電石糊,如一含490mgAs/L的廢水,先用次氯酸鈉溶液進(jìn)行氧化,再用電石糊將pH調(diào)至≥9.5,經(jīng)過(guò)濾后,濾液中的砷含量可以降至6.4mg/L[62]。如用硫酸鎂作為沉淀劑,pH應(yīng)控制在8.5左右[63]。可在用氯化鎂時(shí),加入石灰,使pH調(diào)整至10.0~10.5[64],使用硫酸鎂可以使砷的濃度降至5mg/L[65],當(dāng)鎂/砷比為200:1時(shí),出水中砷濃度可以降至≤0.5mg/L[66]。
廢水中的三價(jià)砷也可以先用微生物 Pseudomonas Putida 及Alcaligenes eutrophus 處理,再用磷酸鹽及石灰處理的方法去除[67]。
5.3.5 其它沉淀法
含砷廢水如與能水解產(chǎn)生鈦酸的化合物作用,則可以共沉淀的原理將砷除去。如在pH2~8的范圍內(nèi)將含97.08的合成含砷廢水用鈦酸四異丙酯作用,并在40℃攪拌16小時(shí),經(jīng)過(guò)濾后,廢水中的砷含量可以降至0.026~0.054μgAs/ml[68]。
廢水中砷還可以用有機(jī)胺進(jìn)行離子浮選法進(jìn)行處理,如可以用十六烷胺醋酸鹽或十八烷胺醋酸鹽,與砷反應(yīng)生成疏水性的沉淀而被去除,當(dāng)pH值為4.7~5.1時(shí),出水中砷的含量可以降至<0.5mg/L,但如有氯離子及硫酸根離子存在時(shí),會(huì)影響砷的去除[69]。
5.4吸附法
用稀土屬物質(zhì)來(lái)去除廢水中的有害陰離子, 如F, As及Se等。 有些稀土物質(zhì)在工業(yè)中未找到用途, 但量大, 可用來(lái)處理廢水, 如鑭鹽可用來(lái)沉定砷鹽, 固體的鑭及釔可用來(lái)吸附其它有害負(fù)離子, 也可將鑭或釔離子載于多孔的硅膠上以改進(jìn)其吸附作用[70]。載有鐵的天然或人工沸石也可以有效地從廢水中將砷去除[71]。制鋁工業(yè)的紅泥也可以用來(lái)作為砷的吸附劑,在pH9.5的條件下有利于三價(jià)砷的去除,而在pH1.1~3.2則有利于五價(jià)砷的去除,三價(jià)砷的吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程,而五價(jià)砷的吸附過(guò)程則是一個(gè)吸熱過(guò)程[72]。
由碳酸錳及碳酸鉍(Mn:Bi=1.00:0.23)混合物在400℃加熱4.5小時(shí)制成的氧化錳可以用來(lái)吸附廢水中的砷,其中含的鉍可以提高氧化錳對(duì)砷的吸附,在pH為4.5~5.0時(shí),及As的濃度為10mg/L時(shí),其吸附容量為 7.75mg/g,可以使砷的濃度降至2.3mg/L[73][74]。由低溫電解而制得的二氧化錳,在投加量為2g/L及pH為2 時(shí),10ppm的砷可以降至0.15ppm,并可以用氫氧化鈉溶液再生[75]。
水滑石(Mg3Al(OH)8)2CO3xH2O,可以從廢水中吸附砷,當(dāng)砷的初始濃度分別為75,100,150mg/L時(shí),其最大的去除率分別為 78.2,74.8及70.2%。在pH為8.5時(shí)其吸附容量最大,其吸附模式符合Langmuir吸附等溫線。吸附后的砷并可用0.1M的氫氧化鈉洗脫下來(lái)[76]。銳鈦型的二氧化鈦可以用來(lái)吸附廢水中的砷,如當(dāng)廢水中的砷含量為3ppm,當(dāng)與100克/10升的上述二氧化鈦懸浮液處理,出水中的砷含量可以降至30ppb的水平[77]。
吸附還可以用載鋁的沸石[78]、載鉬的殼聚糖珠[79]、在用載鐵(5%-30%)的灼燒過(guò)的硅藻土[80]、膨潤(rùn)土及D202樹脂[81]來(lái)去除廢水中的砷。
鐵或氧化鐵可以吸附地?zé)崴械纳椋玷T鐵屑可以用作吸附劑,并可用酸將吸附的砷洗脫下來(lái)[82]。一些制備鋅過(guò)程產(chǎn)生的含鐵廢渣,也可以用來(lái)作為砷的吸附劑,如廢渣中含氫氧化鐵45~52%,氫氧化鋁1.3%,氫氧化鋅13~20%及水25~30%可用來(lái)吸附砷[83]。一種由Fe(OH)3處理過(guò)的石灰石,可以用來(lái)吸附砷。其砷的吸附容量取決于石灰石上所載的鐵量。在pH2~10的范圍內(nèi),吸附不受pH的影響,并不受Cl-,NO3-,SO4-及ClO4-所影響,但磷酸根的存在會(huì)大大地影響其吸附性能。而在pH3.5~10的范圍內(nèi),吸附在上的砷并無(wú)明顯的解吸作用[84]。石灰石最好是來(lái)源于珊瑚,這種多孔的石灰石除鐵外,鋁,鎂或再加上戊二醛對(duì)砷都有較好的吸附作用[85]。而沸石載有二價(jià)錳或三價(jià)鐵后都有明顯的吸附砷的作用[86]。
活性炭可以用來(lái)吸附水中的砷,如用鋯,鐵,鎳,鈷或鋁在350℃下進(jìn)行改性,其吸附性能更好,其中以含鋯的炭為最好,其次為鐵,吸附過(guò)程認(rèn)為是一種對(duì)AsO42-的化學(xué)吸附,磷酸鹽對(duì)吸附有抑制作用,含鋯炭可以用0.01~0.1N氫氧化鈉進(jìn)行再生[87]。
活性炭對(duì)砷的吸附,在pH為4~5時(shí)為最好,其機(jī)理主要是靜電吸引及形成特殊的化學(xué)鍵,活性炭的型號(hào)對(duì)砷的吸附也有較為重要的作用,廢水中存在有機(jī)污染物對(duì)砷的吸附影響不大,但二價(jià)鐵的存在可以提高對(duì)砷的吸附速度,并提高其去除率,強(qiáng)酸或堿可以從活性炭中回收五價(jià)砷,但不能完全恢復(fù)活性炭的吸附能力[88]。對(duì)活性炭的來(lái)源研究發(fā)現(xiàn)在堿性條件下,煤>果殼>木材,吸附的砷主要是H2AsO4-及HAsO4-,但在pH低于8時(shí),H3AsO3不能被吸附,但一旦被氧化成 H3AsO4,就能很快地被吸附。由于活性炭對(duì)亞砷酸有很強(qiáng)的催化氧化的能力,在空氣的存在下,很快地被氧化成砷酸而被吸附。催化的最佳pH為5~6,而在酸性條件下,其活性炭吸附能力依其來(lái)源為木材>果殼>煤。
廢水中的砷可以用軟錳礦(MnO2),磁性黃鐵礦(FeS),方鉛礦(PbS),纖鋅礦(ZnS)等礦石所吸附FeS對(duì)三價(jià)砷及五價(jià)砷的吸附容量分別為0.74及0.82mmol/g[89]。
強(qiáng)堿性的苯乙烯樹脂在處理含砷廢水時(shí),其去除率可達(dá)>99.7%[90]。在用陰離子交換樹脂吸附之前,先用陽(yáng)離子交換樹脂進(jìn)行處理,可以改善陰離子交換樹脂對(duì)砷的吸附能力[91]。
分子中含有 CH2N(R)CH2[CH(OH)]nCH2OH結(jié)構(gòu)的螯合型樹脂,其中R=H或C1~5的烷基,以及n=1~6,如Amberlite IRA 743, 可以用來(lái)吸附廢水中的砷,其吸附容量為30mgAs3+/mL樹脂[92]。
載有單斜或立方晶體水合氧化鋯的多孔樹脂可以用來(lái)吸附鋯,這種樹脂可以用多孔球形高分子珠體用八水氧氯化鋯處理,再經(jīng)水解及熱處理。水合氧化鋯沉積在樹脂的一些較大的孔徑孔道中,在弱酸性或中性條件下對(duì)五價(jià)砷有良好的吸附作用,而三價(jià)砷要在pH9~10才有較好的吸附作用。用這種方法處理可以達(dá)到日本的工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)(0.1ppm),吸附后可以用1M的氫氧化鈉進(jìn)行再生,而在吸附或再生過(guò)程中,鋯的滲出是極微小的,所以吸附樹脂可反復(fù)使用[93][94][95]。
鉬酸鹽浸漬的殼聚糖顆粒可以pH2.5~3.5的范圍內(nèi)有效地吸附五價(jià)砷,其機(jī)理是砷與其中鉬酸鹽發(fā)生復(fù)合的原因,即使?jié)舛容^低,其吸附容量仍很高,可以用來(lái)作為廢水治理中最后凈化的手段,磷酸鹽的存在對(duì)吸附有一定的抑制作用,其吸附過(guò)程符合Langmuir吸附等溫線[96]。
可以用季銨化的稻谷來(lái)吸附廢水中的五價(jià)砷,吸附基本上是屬于離子交換過(guò)程,并符合Langmuir吸附等溫線,其最大吸附容量在28±2℃及pH為7.5時(shí)為18.98mg/g。硫酸根對(duì)吸附有抑制作用[97]。
用合成的針鐵礦來(lái)吸附廢水中五價(jià)砷,并用氣浮法進(jìn)行固液分離[98]。
用銅浸漬過(guò)的鋸木炭來(lái)吸附三價(jià)砷,吸附過(guò)程是一級(jí)反應(yīng),并呈吸熱過(guò)程,當(dāng)廢水濃度為100mg/L時(shí),在pH1~12間,三價(jià)砷的吸附率從1.5%增加至74.9%,過(guò)程符合Langmuir吸附等溫線,陰離子如氯離子,醋酸根,高氯酸根,碳酸根及磷酸根對(duì)過(guò)程均無(wú)明顯影響,含15%的H2O2的0.2M HNO3可用來(lái)作為再生劑[99]。
三價(jià)砷可以用瓷土進(jìn)行吸附,過(guò)程符合Langmuir吸附等溫線,在pH8時(shí)有最大的去除能力[100]。而五價(jià)砷的最大去除能力時(shí)的pH為6.4[101]。
三氧化二鋁也可以用來(lái)吸附廢水中砷,吸附后可以膜技術(shù)進(jìn)行微濾固液分離,吸附劑可以再生回用[102]。經(jīng)過(guò)2小時(shí)的處理,出水中的砷含量可以降至≤50ppb[103]。
在用氯,次氯酸鈉或臭氧預(yù)處理后,將三價(jià)砷氧化成五價(jià)態(tài)后,砷還可以用粒狀的由電解制得的二氧化錳來(lái)吸附去除。吸附過(guò)程不需要對(duì)pH進(jìn)行控制[104]。
飛灰吸附砷時(shí)符合Freundlich吸附等溫線,其吸附性能與活性炭一樣良好,其它存在的離子對(duì)吸附影響不大[105]。
可用來(lái)吸附廢水中的砷的吸附劑還有斜發(fā)沸石[106]。
5.5離子交換法
廢水中的砷酸鹽和亞砷酸鹽還可以有效地用強(qiáng)堿型或弱堿型離子交換樹脂去除。弱堿性陰離子交換樹脂 Ionic A-260 處理含砷 68毫克/升的砷酸鹽廢水, 在 pH值 6.95時(shí), 去除率可達(dá) 82~100%, 中等堿性或強(qiáng)堿性樹脂(Ionic A-300, A-540, A-550)效果較差。一般而言, 弱堿性樹脂宜在較低的 pH環(huán)境下工作, 而中性樹脂宜在接近中性的條件下工作較好, 而強(qiáng)堿性離子交換樹脂則可在較寬廣的 pH條件下工作[107][108]。用鋁載的聚羥肟酸螯合樹脂可以在pH3~6.5下對(duì)廢水中的砷進(jìn)行吸附,吸附過(guò)程符合 Langmuir模式,最大吸附容量為2.1 mmol/g樹脂,常見(jiàn)的陰離子如氯根,硝酸及硫酸根不影響砷的吸附,但磷酸根有明顯的影響,此法可以用來(lái)處理半導(dǎo)體工業(yè)及木材處理工業(yè)[109]。載鐵的亞氨基醋酸鹽螯合樹脂(載鐵量為168mg/g樹脂)用來(lái)處理含砷廢水時(shí),在pH1.7時(shí)砷的吸附量最大,砷的吸附量可達(dá) ~60mg As/g樹脂[110]。此外還可載有鋯Zr(IV)-EDTA的螯合樹脂進(jìn)行進(jìn)行交換吸附[111]。
砷可以用含巰基的大孔樹脂來(lái)吸附去除,這種樹脂可以從甲基丙烯酸-2,3-環(huán)硫丙基酯-二乙烯苯聚合而得。它顯示出對(duì)三價(jià)砷的良好吸附作用,所吸附的NaAsO2可以用稀氫氧化鈉溶液解吸,可以多次循環(huán)作用[112]。
5.6萃取法
含三價(jià)和五價(jià)砷的硫酸廢水,可以用等體積的疏水性萃取劑在 50℃進(jìn)行萃取分離,所用的萃取劑有Cyanex923, Cyanex925,Cyanex301及新癸酰異羥肟酸在甲苯中的溶液[113]。也可以用含有細(xì)小吸附顆粒及銨鹽的溶劑對(duì)含五價(jià)砷的廢水進(jìn)行處理,即使廢水中的砷濃度很低,砷仍能很容易地被去除,可以用來(lái)處理電子元件蝕刻廢水[114]。另外還有報(bào)導(dǎo)用磷酸三丁酯作為萃取劑對(duì)砷的萃取[115]。
5.7生物法
水葫蘆(Eichhomia crassipes(Mart)Solms)可以水中吸收砷對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化。由于砷還有可能從水葫蘆中滲瀝出,所以當(dāng)水體中有水葫蘆存在時(shí),對(duì)水體中的砷的環(huán)境評(píng)價(jià)要特別注意[116]。
Seopullariopsis brevicaulis可使廢水中的砷酸鹽轉(zhuǎn)化成胂及三甲胂,廢水中的砷去除率可以達(dá)到93~99%,其產(chǎn)生的氣體經(jīng)加熱熱解回收高品質(zhì)的砷,而Penicillium chrysogenum 可還原碲化合物成元素碲或二甲基碲,回收率可達(dá)89~98%的碲[117]。
廢水除砷的效果還可以通過(guò)生化的方法來(lái)改進(jìn),如在生化池中加入金屬鐵,鐵細(xì)菌如等量的Deptothrix ochracea, D. crassa及jallionella ferruginea,硫酸鹽還原菌及鋸末等[118]。含砷廢水也可以用生化的方法,如利用Scopulariopsis brevicaule霉菌在pH3.4時(shí)處理6天,可有99.5~97.5%的去除率,將廢水中的砷離子轉(zhuǎn)變成氣態(tài)的三甲砷,將此含砷氣體進(jìn)行熱分解,可以獲得高純度的砷[119]。
9~98%的碲[117]。
廢水除砷的效果還可以通過(guò)生化的方法來(lái)改進(jìn),如在生化池中加入金屬鐵,鐵細(xì)菌如等量的Deptothrix ochracea, D. crassa及jallionella ferruginea,硫酸鹽還原菌及鋸末等[118]。含砷廢水也可以用生化的方法,如利用Scopulariopsis brevicaule霉菌在pH3.4時(shí)處理6天,可有99.5~97.5%的去除率,將廢水中的砷離子轉(zhuǎn)變成氣態(tài)的三甲砷,將此含砷氣體進(jìn)行熱分解,可以獲得高純度的砷[119]。










