DQZHAN技術(shù)訊：有色金屬冶煉高砷廢水處理Ⅱ
微濾膜技術(shù)
微濾(MF)是指根據(jù)篩分原理以壓力差作為推動(dòng)力的膜分離過程，能夠去除相對(duì)分子質(zhì)量>50000或粒徑>0.05μm的顆粒。MF膜對(duì)砷的去除率很大程度上取決于附著砷的顆粒在水中的粒徑分布。微濾膜的孔徑通常>0.1μm，因此不能截留溶解態(tài)的重金屬離子，必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理如氧化、還原、吸附等手段將其轉(zhuǎn)化為>0.1μm的不溶態(tài)微粒，再利用微濾膜將其有效去除。
為了提高M(jìn)F技術(shù)對(duì)砷的去除效率，人們采用混凝來增大含砷顆粒的粒徑。J.Shorr用硫酸鐵作為砷的共沉淀劑，再配以微濾膜濾除沉淀物的工藝處理含砷水，對(duì)砷的去除率明顯高于單純的MF工藝。
由于含砷離子的廢水同時(shí)還含有有機(jī)物，如油、脂、洗滌劑和螯合物等，而且砷的去除率取決于二價(jià)鐵絡(luò)合物對(duì)砷的吸附能力以及MF對(duì)含砷礬花的截留能力，因此，采用氫氧化鐵作為凝聚劑，在與砷離子共沉淀的同時(shí)，亦可吸附某些螯合物和有機(jī)物。
此外，在一定的pH條件下，氫氧化鐵還可吸附不沉淀的某些陽(yáng)離子。G.Ghurye等采用混凝聯(lián)合孔徑為0.2μm的商業(yè)化MF膜工藝，研究了絮凝-微濾(CMF)工藝對(duì)砷的去除效率。當(dāng)進(jìn)水中砷的質(zhì)量濃度為40μg/L時(shí)，CMF工藝能保證出水中砷的質(zhì)量濃度<2μg/L。
但是，與As(Ⅴ)相比，其對(duì)As(Ⅲ)的去除率相當(dāng)?shù)停@是因?yàn)锳s(Ⅲ)以中性分子形態(tài)存在，而混凝過程依賴混凝劑水解后形成的氫氧化物與離子的交互作用。因此，為了有效地去除水中的As(Ⅲ)，需要將其全部氧化為As(Ⅴ)。
電吸附技術(shù)
電吸附處理技術(shù)(EST)是利用電極表面吸附水中離子和帶電粒子的性能，使水中溶解性鹽類和帶電粒子富集、濃縮于電極表面，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。電吸附技術(shù)處理高砷廢水的效果好，運(yùn)行成本低(1.5元/m3)，處理裝置結(jié)實(shí)耐用，操作簡(jiǎn)單易于掌握。
其基于電吸附材料形成的雙電層對(duì)不同價(jià)態(tài)的含砷帶電粒子具有特異的吸附與解吸性能去除水中的砷。電吸附材料的再生不需任何化學(xué)試劑，無(wú)二次污染，但必須用原水徹底排污，排污時(shí)只需將正負(fù)電極短接，并保持0.5h，使電極上的粒子不斷解析下來，至進(jìn)出水電導(dǎo)率相近為止。
電吸附技術(shù)的上述特點(diǎn)是目前流行的反滲透法不能比擬的。反滲透在起始砷質(zhì)量濃度為0.3mg/L時(shí)的去除率僅83%，而電吸附法的去除率達(dá)96%以上，且電耗僅1kW˙h/m3，大大低于反滲透法。孫曉慰利用電吸附技術(shù)去除水中過量的砷，結(jié)果表明，原水砷質(zhì)量濃度0.06～0.33mg/L時(shí)，出水砷均低于0.01mg/L，符合國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。
離子交換除砷技術(shù)
離子交換樹脂吸附法處理含砷廢水具有處理效果好、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。該法特別對(duì)As(Ⅴ)具有較好的去除效果，對(duì)As(Ⅲ)的去除效果較差。對(duì)As(Ⅴ)的去除能力主要取決于樹脂中相鄰電荷的空間距離、官能團(tuán)的流動(dòng)性、伸展性以及親水性。
劉瑞霞等制備了一種新型離子交換纖維，該離子交換纖維對(duì)砷酸根離子具有較高的吸附容量和較快的吸附速度，吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)完全符合Langmuir二級(jí)速度方程。在所研究的砷濃度范圍內(nèi)，F(xiàn)reundlich吸附等溫式能很好地描述吸附平衡數(shù)據(jù)。去除砷酸根離子的*佳pH為3.5～7.0。
采用NaOH稀溶液可有效洗脫吸附的砷酸根離子。E.Korngold等研究了Purolite-A-505和Relite-490兩種強(qiáng)堿型樹脂對(duì)砷的去除效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：樹脂的類型、溶液的pH及水中陪伴離子，如SO42-、NO3-、Cl-等是影響樹脂吸附效果的重要因子。T.S.Anirudhan等證實(shí)了用從椰子纖維果皮中提取物制成的陰離子交換樹脂是一種對(duì)水中As(Ⅴ)去除極其有效的吸附劑。當(dāng)pH為6.0～8.0，As(Ⅴ)質(zhì)量濃度為5~100mg/L時(shí)，該吸附劑可有效去除As(Ⅴ)，同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多關(guān)于含砷廢水處理的技術(shù)文檔。
電化學(xué)動(dòng)力修復(fù)技術(shù)
電化學(xué)動(dòng)力修復(fù)技術(shù)是利用地下水和污染物的電動(dòng)力學(xué)性質(zhì)對(duì)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的新技術(shù)。該技術(shù)既克服了傳統(tǒng)技術(shù)嚴(yán)重影響地下水的結(jié)構(gòu)和地下所處生態(tài)環(huán)境的缺點(diǎn)，又可以克服現(xiàn)場(chǎng)生物修復(fù)過程非常緩慢、效率低的缺點(diǎn)，而且投資比較少，成本比較低廉。
控制陰極區(qū)的pH是電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵。S.S.Kim等通過在陽(yáng)極用石灰控制pH提高了低滲透性土壤中去除多環(huán)芳香化合物的效率。R.E.Hiks等利用純凈水不斷更新陰極池中的堿溶液也可避免土柱的pH聚焦。H.Lee等采用循環(huán)體系將陰極的電解液與陽(yáng)極的電解液進(jìn)行中和，來改變電極產(chǎn)生的酸堿對(duì)土柱pH的影響，顯著改善修復(fù)效果。R.Lageman研究了As污染土壤的現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)修復(fù)，7個(gè)星期可將As的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由開始的(4~5)×10-4降至3×10-5。A.C.Basha等研究發(fā)現(xiàn)：在pH為0.64，電力消耗為13.85kW˙h/kg時(shí)，采用電解法對(duì)煉銅廢水中砷的去除率達(dá)94.8%。
單純預(yù)氧化工藝
As(Ⅲ)的毒性、溶解性、流動(dòng)性都遠(yuǎn)大于As(Ⅴ)，且As(Ⅲ)通常以分子形式存在，故各種工藝對(duì)As(Ⅲ)的去除率都遠(yuǎn)低于As(Ⅴ)。因此，在去除以As(Ⅲ)為主的地下水中的砷時(shí)通常需要將As(Ⅲ)預(yù)氧化為As(Ⅴ)。
As(Ⅲ)-As(Ⅴ)系統(tǒng)的氧化還原電位為0.560V，因此，曝氣或加入純氧都不能迅速有效地將As(Ⅲ)預(yù)氧化為As(Ⅴ)，而需要添加化學(xué)氧化劑。主要的化學(xué)氧化劑有O2和臭氧、氯氣、H2O2、Fenton試劑、UV/自然光體系、TiO2/UV等。M.J.Kim等發(fā)現(xiàn)：臭氧和H2O2的氧化電位過高，水中的天然有機(jī)物(NOM)會(huì)通過捕獲˙OH而極大地減緩氧化反應(yīng)的速率，因此臭氧不適用于受有機(jī)污染嚴(yán)重的水體。M.V.Krishna等指出，F(xiàn)enton試劑、UV/自然光體系、TiO2/UV氧化可以很好地氧化水中的As(Ⅲ)，但需要較高的能量，對(duì)于小型的污水處理不經(jīng)濟(jì)。P.Frank等研究表明，在氯氣氧化As(Ⅲ)的同時(shí)，氯氣會(huì)與水中的天然有機(jī)物形成氯化副產(chǎn)物，可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害。
