2025-07-1088
飲用水除砷是解決全球性砷污染問題的關鍵,尤其在我國內蒙古、新疆、臺灣等高砷地區尤為重要。以下是主流除砷技術的分類、原理及應用分析:
一、混凝法
原理:
通過加入鐵鹽(如三氯化鐵、聚合硫酸鐵)或鋁鹽(如聚合氯化鋁)等混凝劑,與水中砷酸根(AsO?3?)或亞砷酸根(AsO?3?)發生化學反應,形成沉淀或共沉淀。鐵鹽效果通常優于鋁鹽,且對五價砷(AsⅤ)的去除效率更高。
需預氧化處理:將三價砷(AsⅢ)氧化為五價砷(AsⅤ)可顯著提升去除率,常用氧化劑如臭氧、氯氣或過氧化氫,并可能添加催化劑(如Fe2?)加速反應。
機制:
沉淀作用:金屬離子與砷酸根直接生成難溶鹽(如FeAsO?)。
共沉淀與吸附:砷被包裹或吸附于混凝劑水解產生的膠體中(如氫氧化鐵膠體),后者比表面積大,吸附能力強。
優缺點:
優勢:適用于大型水廠,可同步除濁、除砷,成本較低。
局限:產生大量含砷廢渣,處理不當易造成二次污染;pH較高時沉淀效果受限。
二、吸附法
常見吸附劑:
活性氧化鋁:對五價砷吸附效率達86%,三價砷為80%,優于活性炭、骨炭等。
改性沸石:如微波磷改性斜發沸石,通過陰離子交換機理提升除砷能力。
新生態MnO?:對三價砷有快速氧化吸附作用,去除率接近100%。
納米材料:如納米二氧化鈦、稀土氧化物等,具高吸附容量。
優缺點:
優勢:適用于低濃度砷處理,設備簡單,可再生利用。
局限:易受pH、有機物及競爭離子(如SO?2?、PO?3?)干擾,需預處理優化水質。
三、離子交換法
原理:
利用砷酸根(AsO?3?)與離子交換樹脂的選擇性交換反應。例如食品級樹脂Tulsimer? A-62MP,可精準去除砷至0.02mg/L以下,符合WHO標準。
技術亮點:
多功能樹脂:如Tulsion? ARSENIL,載有氫氧化鐵和二氧化錳,可同時實現砷的氧化與吸附,無需預氧化。
抗干擾能力:適用于波動pH和高TDS水質,抵抗有機物污染。
優缺點:
優勢:處理精度高、無二次污染,適合小型供水或家庭用水。
局限:樹脂成本較高,需定期再生維護。
四、其他技術
生物法:
利用微生物(如砷氧化菌、甲基化菌)改變砷形態,但技術尚處實驗室階段。
膜分離法:
反滲透可高效截留砷,但運行成本高,易堵塞,適用于高附加值場景。
五、技術選擇建議
大型水廠:優先混凝法(如聚合硫酸鐵)結合砂濾,經濟高效。
家庭或小型供水:推薦離子交換樹脂(如A-62MP),精度高且操作簡便。
復雜水質:可組合工藝,如混凝+吸附或預氧化+離子交換,提升穩定性。
綜上所述,實際應用中需綜合考慮砷形態、水質條件、成本及維護難度,選擇最優方案或組合技術。
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