生物法主要有活性污泥法和菌藻法。 活性污泥法由于处理费用低,不产生二次污染,能够吸附溶液中的重金属, 4 第一章 文献综述 同时也可以降解有机物, 富集N、 As, P、 常用作污水的二级处理工艺。 由于As(Ⅲ) 对微生物的毒性比As(Ⅴ)的大很多,处理含砷废水需将As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)。污 泥的吸附能力有限,活性污泥对低浓度砷的去除率高于高浓度砷的去除率,为了 达到一定处理效果,可以增加污泥浓度。活性污泥对砷的去除还受有机物负荷、 溶液的pH的影响。有机负荷高,砷的去除率高,溶液的pH过高和过低,都会降 低生物的活性,从而使砷的去除率降低。 菌藻类对水中的砷有较强的去除力,同时还可以去除废水中的营养物,不产 生二次污染等优点。Suhendrayatna等人[31]研究了小球藻对砷的生物转化,测得细 胞对砷的富集最高可达610 g/g。Ioannis[32]报道了用铁氧细菌对废水中的砷降解 去除,Monda[33]等人报道了用3种细菌对模拟废水中的砷的去除,达到较满意的 效果。但菌藻类培养周期长,实际应用受到一定的限制。 1.5.5 膜渗透法 膜渗透法[34]是用有大量孔和微孔的合成材料作为过滤介质(膜) ,让水通过 这些介质膜,其中水中的一些组分通过,另一些组分被阻拦从而除砷的方法。该 方法中影响砷的去除效率的主要因素有温度、膜材料、水源及 pH 值。 膜渗透法分为两大类: 高压膜和低压膜。 高压膜[35]主要通过化学扩散来去除 污染物, 压力变化为 50psi 到 1000psi, 包括反渗透膜 (RO) 与纳米膜过滤法 (NF) 。 低压膜主要是通过物理筛选来去除污染物, 压力变化为 5psi 到 100psi, 包括微过 滤膜(MF)法和超微过滤膜法(UF) 1) 反渗透膜 ) 反渗透膜膜孔径小于 0.001 m,去除粒子直径大于 0.0001 m,溶剂的输送 是通过构成膜的聚合物的片段之间的自由体积来完成。 渗透压力比其它膜过滤方 法都大, 水通过膜的扩散速率很小。 常用的醋酸纤维酯反渗透膜, 在压力为 400psi 时,砷酸的去除率为 90%,亚砷酸的是 70%。因氧化会破坏反渗透膜,氧化技 术不适用于提高亚砷酸的去除率,溶液的 pH 值影响砷的去除效率。 2) 纳米膜 ) 纳米膜[36]的去除机理有两个方面: 一方面将纳米级的不带电荷的成分排除在 外,另一方面是利用溶液与膜的电荷效应(同离子效应) 。因此,用纳米膜分离 离子的种类,与膜特性有关。孔越小,膜电荷越高的膜越有能力捕获离子而排除 与膜有相似电荷的离子。纳米膜去除砷受 pH 值的影响,用不同的膜得到的实验 5 西北师范大学硕士学位毕业论文 砷的分离与分析方法研究 结果不同。与反渗透膜相比,纳米膜需要的驱动压较低。同样,对砷酸的去除效 率高,而亚砷酸的相对较低,去除效率与膜的种类与施加的压力有关。常用的纳 米膜有:NF-45,ES-10,NTR-729。 3) 微过滤膜 ) 微过滤膜[37]去除分子量高于 50000 的粒子,或者是离子的直径高于 0.05 m 的粒子。微过滤膜的孔径太大,不能有效地去除溶解的或胶状的砷,因此,用微 过滤膜去除砷的效率与负载砷的粒子大小分布有很大关系, 常常要用沉淀絮凝过 程来辅助微过滤操作。例如:把孔径大小为 0.22 m 的醋酸纤维素或 1.22 m 的 硝酸纤维素与氯化铁或硫酸铁等阳离子高分子絮凝剂结合的混合酯来除砷。 4) 超微过滤膜 ) 超微过滤膜 超微过滤[38]是通过物理筛选来去除组分,超微过滤的粒子直径为 0.01 m, 由于超微膜大的孔径和水中低含量的砷微粒而不能有效地去除砷。 带负电荷的超 微膜由于有静电作用对 As(Ⅴ)的去除效率高于不带电荷的超微膜,As(Ⅴ)的去除 效率高于 As(Ⅲ)。 1.5.6 吸附法 吸附法是运用含有强亲和力的物质(吸附剂)使水中砷富集在其表面而去除 水中砷的方法。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。 砷的吸附量与所用吸附剂的表面积有关,吸附表面积越大,吸附能力越强。 同时,溶液的 pH、温度、吸附时间和砷浓度等也会影响吸附量。