含砷廢水治理技術研究進展摘要：介紹了水體砷污染的危害性和治理技術的研究進展。闡述了各種技術的原理、優缺點和適用范圍。就目前各種水體砷污染治理技術存在的問題，指出水體砷污染治理技術未來的發展方向、提出最終解決水體砷污染的思路。

關鍵字：含砷廢水水處理生物氧化吸附1.

引言砷是一種毒毒性極強的非非金屬元素，能能夠引起多種種疾病，如：：皮膚癌、肺肺癌、膀胱癌癌、臺灣黑腳腳病、非癌癥癥性組織損害害、胃腸疾病病等[1-44]。砷能夠夠取代營養元元素磷的位置置而與細胞上上的巰基結合合，從而使細細胞毀損。生生物體內磷被被砷取代后，ADP與ATP的正常功能能遭到破壞，嚴嚴重時引起生生物死亡[55]。砷在自自然界中有245種化合物，其其中砷元素通通過自然活動動和人類活動動主要以AsO433-、AsO333-這兩種陰離離子形態進入入水體，造成成砷污染。砷砷污染引起的的環境事件在在包括智利、阿阿根廷、墨西西哥、印度、臺臺灣、越南、孟孟加拉、中國國等在內的很很多國家和地地區均有發生生[6-122]，尤其是是孟加拉國，該該國由于過量量抽取高砷地地下水用于生生產生活，將將近有2800--7700萬居民受到到砷污染的嚴嚴重威脅[113]。歐洲洲、美國、日日本等西方國國家實行飲用用水的最高允允許含砷質量量濃度10μg/l的標準，美美國環境保護護協會（EPA）規定：2006年1月23日，美國所所有地區均強強制實行飲用用水的最高允允許含砷質量量濃度10μg/l的標準[144]。我國目目前實行的飲飲用水最高允允許含砷質量量濃度50μg/l的標準，隨隨著經濟實力力的不斷增強強和全民健康康意識的普遍遍提高，進一一步提高引用用水的質量必必將是個趨勢勢，新標準的的建立和實施施只是時間問問題。處理含含砷廢水的研研究非常活躍躍，但是目前前的處理技術術存在諸多不不足，明顯滯滯后于迅速高高漲的環保需需求。目前的處理理技術主要分分為物化法和和生化法兩大大類。物化法法包括：沉淀淀法、離子交交換法、膜法法、電滲析法法、光催化氧氧化法、吸附附法等；生化化法包括：微微生物胞外轉轉化法、植物物吸收法、微微生物胞內轉轉化法、微生生物死細胞吸吸附法等。物化法總的的說來，反應應速度較快、處處理量大、曾曾經得到廣泛泛的運用。但但是由于傳統統的物化法會會產生大量的的廢渣，廢渣渣又不能在環環境中穩定存存在，導致二二次污染。生生化法會由于于作用菌種的的不同而有巨巨大的差異，如如，化能自養養菌就可以利利用礦物反應應放出的能量量來滿足自身身生長和繁殖殖的需要，而而化能異養菌菌就必需外加加營養源才能能生存，由于于營養源的加加入，往往會會造成出水COD的超標，化化能自養菌就就不會產生有有機污染的問問題。而植物物吸收法，植植物中砷含量量是決定砷是是否具有回收收價值的關鍵鍵，如不具回回收價值，含含砷植物的處處理處置就是是很棘手的問問題。死細胞胞吸附法，最最終含砷污泥泥的處理、處處置是關鍵因因素?？梢?，無無論哪一種處處理方法，只只要解決了二二次含砷物質質處理處置，并并且不產生另另外的污染物物這個難題，就就是真正解決決了砷污染問問題。所以開發高高效、經濟的的砷污染治理理新技術就是是要求新技術術克服傳統技技術的不足，走走出把一種污污染變為另一一種污染的怪怪圈，達到污污染物資源化化目的，從而而實現真正意意義上的造福福人類。新技技術一旦取得得突破，將會會使全人類從從中直接獲益益。2.含砷廢水水治理技術的的現狀傳統的方法法處理處理含含砷廢水主要要用化學沉淀淀法，根據具具體的情況又又可分為砷酸酸鈣法和硫化化砷法。砷酸酸鈣法是用石石灰、鐵鹽、高高分子絮凝劑劑使砷與這些些物質作用發發生中和脫砷砷、吸附等反反應，并發生生架橋、共沉沉淀效應，使使砷從廢水中中去除。有關的反應應式主要有：：3Ca(OOH)2+2H3AsO3＝Ca3(AsO3)2+6HH2O3Ca(OOH)2+2H3AsO4＝Ca3(AsO4)2+6HH2O此法簡單廉廉價，得到了了廣泛的應用用，目前國內內大多數企業業采用預氧化化—石灰—鐵鹽混凝除除砷法，產生生的含砷化合合物無法利用用，長期堆存存很容易對環環境造成二次次污染。硫化化砷法是往含含砷廢水中加加入可溶性硫硫化物，使砷砷與硫離子結結合生成沉淀淀。傳統的除砷砷方法存在明明顯的缺點：：第一，砷酸酸鈣不是一種種很穩定的化化合物。在水水中有相當的的溶解度，而而且容易與二二氧化碳反應應生成碳酸鈣鈣和砷酸。如如果保存不善善，砷很容易易再次進入水水體污染環境境。第二，大量量的研究都表表明需要遠過過量的石灰才才可以把水中中的砷去除到到較低的水平平，這樣得到到是含砷率并并不高的石灰灰與砷酸鈣混混合物，這給給砷的回收帶帶來困難。第三，硫化化砷法只有在在pH值0.6-11.6范圍之內才才能夠達到有有效去除砷的的目的[166]，而且無無論酸堿的加加入都會引起起沉淀再次進進入溶液，在在這個pH值范圍內，很很容易產生H2S氣體工作環環境十分惡劣劣。第四，處理理后的水含鈣鈣和硫化物超超標很難達到到回用的要求求。3.含砷廢水水治理技術研研究進展3.1離離子交換法離子交換技技術是樹脂上上相同電荷的的離子與廢水水中的離子進進行交換，從從而達到去除除污染物的目目的。該技術術的優勢在于于處理裝置簡簡單、使用方方便、處理量量大。與其他他重金屬污染染水體有所區區別的是：砷砷在水體中以以陰離子形式式存在，處理理砷污染水體體多用陰離子子交換樹脂。陰陰離子交換樹樹脂對含砷廢廢水進行處理理，對原水質質量要求較高高，主要適用用于處理離子子成分單一而而又對出水水水質要求較高高的工業用水水或者飲用水水。如果原水水中大量含有有硫酸根、磷磷酸根、硝酸酸根等陰離子子時，樹脂很很快就會失效效[17]。因因此，用目前前的離子交換換技術處理多多種污染離子子共存的水體體就顯得不經經濟。3.2膜膜法膜技術是利利用膜的選擇擇透過性，根根據污染物質質粒徑與水分分子不同借助助較高的外壓壓達到分離污污染物的目的的。該技術理理論上可以使使粒徑大于膜膜孔徑的所有有污染物質都都去除。根據據膜孔徑的大大小，可分為為：微濾膜、超超濾膜、納濾濾膜、反滲透透膜。該技術術對設備、膜膜、操作條件件的要求都很很苛刻，而且且目前的研究究表明，阻擋擋層帶負電荷荷的膜對于As(Ⅴ)的去除有效效，而對以電電中性形態存存在于水體中中的As(Ⅲ)的去除效果果并不理想[[18，19]，還需需要對原水進進行預氧化處處理，無疑成成本很高。該該技術主要用用于需求量相相對較少、對對水質要求特特別高的純水水以及超純水水的制備。所所以目前運用用該技術大規規模治理水體體砷污染的時時機還不成熟熟。3.3電電滲析法電滲析技術術是將含砷廢廢水置于兩張張半透膜之間間，并在兩張張半透膜外各各插入一支不不同性電極，通通入直流電，廢廢水中陰陽離離子在電場力力作用下向兩兩極移動，兩兩張半透膜只只允許陰離子子或者陽離子子中一種通過過，這樣就達達到了凈化水水體的目的。該該技術要消耗耗大量的電能能、處理周期期長、對設備備腐蝕性大、處處理量小[220]，目前前很不經濟。該該技術主要運運用于物質的的純化，用水水體砷污染的的治理目前處處于實驗室探探索階段。3.4光光催化氧化法法光催化氧化化技術是利用用光催化劑吸吸收光能然后后在一定的條條件下以特定定的波長釋放放，使水中溶溶解氧離子化化，進而使As(Ⅲ)得到氧化。該該技術的優勢勢在于光催化化劑加入處理理體系后，催催化反應可以以較快進行，光光催化劑理論論上可永久使使用。該技術術只是對砷污污染水體進行行預處理，還還需要配合其其他技術才能能達到去除砷砷的目的。目目前的研究多多局限于光催催化劑吸收紫紫外光然后放放出能量實現現As(Ⅲ)的催化氧化化，對于吸收收可見光并釋釋放能量氧化化As(Ⅲ)的效果并不不理想。3.5吸吸附法吸附技術的的原理是污染染物與吸附材材料有較強的的親和力，從從而被吸附從從水中去除。一一般認為，吸吸附材料的表表面積越大、單單位表面積上上的有效吸附附位點越多吸吸附效果就越越好?？捎玫牡奈讲牧嫌杏校夯钚匝趸X、活性鐵鐵粉、針鐵礦礦、赤鐵礦、硫硫鐵礦、貴州州紅土、海泡泡石、活性炭炭等等。美國國馬里蘭州立立大學的Zeinaali研究了針鐵鐵礦和赤鐵礦礦對砷的吸附附作用，指出出pH值是決定砷砷在吸附材料料上結合形態態的關鍵[221]。美國國斯坦福大學學的Trotz研究了砷在在活性氧化鋁鋁顆粒固定床床上的吸附行行為，指出水水中硅酸根、碳碳酸根、硫酸酸根等陰離子子會對砷造成成競爭吸附[[22]。W.Zhaang等人用天然然鐵礦石處理理含砷廢水，指指出影響天然然鐵礦石處理理效果的主要要因素不是吸吸附表面積而而是pH值，因為天天然鐵礦石與與人工合成的的鐵氧化物不不同，它被多多種元素所污污染，這些元元素可以阻礙礙砷與吸附位位點的接觸[[24]。漢漢景泰等人以以黃鐵礦和磁磁鐵礦為吸附附材料，研究究了它們對水水體中砷的吸吸附作用，指指出水體的pH值對于黃鐵鐵礦和磁鐵礦礦吸附砷的效效率及其穩定定性有重要作作用[25]]。該技術由于于簡單易行、處處理量大、經經濟適用，成成為目前和未未來研究的熱熱點。含砷吸吸附材料的處處置、處理是是研究的難點點。目前的研研究大都表明明：如果吸附附材料與砷親親和力過強那那么砷的脫附附就很困難，但但是含砷的吸吸附材料又很很難達到對環環境無害化的的要，這就對對含砷吸附材材料的堆存提提出了比較苛苛刻的要求，如如建立堆存庫庫房、鋪設防防水材料等；；如果親和力力過小，砷的的去除效率就就受影響。該該技術適用于于處理砷污染染濃度不高、處處理量特別大大的各種砷污污染水體，包包括工業廢水水和地下含砷砷水資源。一一旦該技術取取得突破，將將有望解決南南亞國家大范范圍水體砷污污染問題。3.6生生物技術微生物與砷砷污染物作用用的機理很復復雜，很多學學者對此正在在進行研究，目目前主要有直直接作用機理理和間接作用用機理。直接接機理是各種種微生物對砷砷進行吸收或或者是微生物物作為電子的的傳遞體和接接受體消耗有有機營養源使使As(Ⅲ)氧化。間接接機理是微生生物分泌出的的各種生物酶酶與砷發生一一系列的生化化反應，使砷砷以各種有機機化合物的形形式從水體中中去除。機理理不同相關處處理工藝會有有較大的差異異。砷對于絕大大多數生物來來說是一種毒毒物，但是也也能被某些生生物氧化、吸吸收和轉化[[26]，利利用這一特性性可以解決水水體砷污染問問題。各種形形態砷的毒性性為AsH3>>As(Ⅲ)>As(Ⅴ)>甲基砷（MMA）>二甲基砷（DMA）>三甲基砷（TMA），因此生生物吸收轉化化的過程也是是砷解毒的過過程，解毒過過程的同時水水體也得到了了凈化。早在19118年就有文獻獻記載有關細細菌能將As(Ⅲ)氧化為As(Ⅴ)[27]]，直到近年年來生物處理理砷污染問題題才成為研究究熱點。Stilllman等人發現一一種褐藻Fucussvesiiculossus能夠吸收砷砷并在細胞內內形成含砷的的金屬硫蛋白白。[28]GGihrinng等人在高砷砷的地熱環境境里分離出一一株菌ThermmusHRR13，能夠快速速地將As(Ⅲ)氧化為As(Ⅴ),生長所需能能量來自As(Ⅲ)的氧化[299]。A.Zoouboullis等人從德國國某地下水中中獲得了兩種種細菌Galliionellla和Leptoothrixx，這兩種細細菌與水中溶溶解鐵和磁鐵鐵礦一起協同同處理40-500μg/l的As(Ⅲ)廢水，結果果發現出水砷砷濃度在10μg/l以下，反應應方程式如下下[30]：Silveer等人研究指指出亞砷酸在在鉬蛋白酶和和鐵蛋白酶作作用下可以氧氧化為砷酸[31]。該該技術尤其適適用于處理各各種物理、化化學等常規技技術無法處理理的或者處理理效果不理想想的水體，該該技術也適用用于地下砷污污染水體的處處理。生物屬屬于可再生資資源、對環境境污染程度小小，相關的研研究異常活躍躍；并且砷污污染的適應性性會隨著環境境刺激作用而而強化，這種種強化可以遺遺傳，所以生生物技術具有有巨大的發展展潛力。4.含砷廢水水治理技術展展望隨著對砷污污染嚴重性認認識的加深，砷砷污染引發的的各種問題受受到世人的普普遍關注。EPA對砷污染控制制和治理提出出了更高的要要求，10μg/l的新標準的的實行設置了了明確的時間間上限，從而而使水體砷污污染治理技術術的研究將更更加活躍。基基于對目前治治理水體砷污污染技術現實實的思考，筆筆者認為以下下幾個方向將將是未來研發發的熱點。第一，開發發更穩定的化化合物沉淀技技術。基于傳傳統沉淀技術術產生的含砷砷化合物穩定定性不強、容容易對環境造造成二次污染染的弊端，開開發更穩定的的化合物沉淀淀技術顯得尤尤為必要。比比如，FeAsS在自然條件件下是一種很很穩定的化合合物，開發FeAsS沉淀技術處處理含砷廢水水將可能成為為熱點。第二，運用用投藥與膜技技術相結合的的新技術治理理水體砷污染染。膜技術的的關鍵在于合合理的孔徑處處理合理的污污染物，孔徑徑越小處理效效率和成本就就越高。而投投藥可以使水水中砷形成大大粒徑物質，在在低壓下就可可以有較高的的去除效率。第三，開發發廉價高效的的吸附材料。正正如前文所述述，pH值是很多吸吸附材料吸附附砷的關鍵，那那么通過對吸吸附材料改性性，強化此項項性能，使其其在一定條件件下吸附砷，另另一條件下使使砷脫附。這這樣在較少量量脫附劑的作作用下就可以以達到砷的富富集，有利于于實現砷的資資源化。第四，進一一步提高有關關生物耐砷特