[发明专利]吸附去除水中五价无机砷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水处理方法，具体地说是一种去除水中As(V)的方法。

背景技术

砷(As)是水中的一类典型污染物，其污染问题主要体现在地下水中。自然界中的砷通常以无机砷(亚砷酸盐和砷酸盐)的形式存在，也含有少量甲砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)等有机砷。这些砷化物的毒性大小由高到低依次为：无机砷(Ⅲ)＞有机砷(Ⅲ)＞无机砷(V)＞有机砷(V)，其中，三价无机砷As(Ⅲ)的毒性是五价无机砷As(V)的60倍，也是砷在地下水中的主要存在形式，通过氧化方式As(Ⅲ)很容易转化为As(V)，因此，在水处理过程中，As(V)是控制的主要砷污染物。

系统研究表明，长期暴露于低剂量含砷饮用水可导致机体慢性砷中毒，进而引发遗传中毒、心肌萎缩、糖尿病、免疫系统削弱等疾病，长期暴露于高浓度的砷饮用水可导致皮肤癌、肺癌等，世界卫生组织(WHO)和美国环保局(USEPA)等权威机构已将砷化合物确认为致癌物，因此，WHO、USEPA、欧盟、日本、中国等国规定饮用水中最高允许含砷质量浓度由原来的50μg/L降为10μg/L。近年来，南美洲的智利北部地区地下水受砷污染极为严重，是世界范围内地下水受砷污染最为严重的国家，最高检出浓度高达21mg/L；东南亚和北美洲的一些国家的地下水也受到了砷的严重污染，浓度高达10mg/L；我国高砷地下水区主要分布在内蒙、新疆、山西、台湾等省(自治区)区的40个县(旗、市)，地下水中最高检出浓度约为2mg/L，并且饮水中砷含量大于50μg/L的高砷暴露人口已超过近百万人。这些高砷污染造成了很多地方性的砷中毒事件，成为世界饮用水安全的一大问题。国家“十二五”地方病防治规划明确提出对地方性砷污染要进行降砷工程建设，确保生活饮用水符合国家卫生标准，可见，控制水中的砷污染，势在必行。

常规水处理(混凝、沉淀、过滤)过程对水中As(V)的去除能力十分有限。吸附技术是去除水中污染物的一种有效技术，目前关于水中砷的吸附研究，多数集中在金属氧化物吸附上，并且此类吸附剂具有很好的除砷效能，然而，金属氧化物吸附存在价格昂贵、再生困难、运行维护成本高等问题，很难应用于现有水厂中，特别是对于一些落后高砷地区，无饮用水处理厂，更难被直接使用。相比而言，活性炭是一种很好的吸附材料，已被广泛用于水中有机物和无机物的去除，采用活性炭吸附被认为是控制水中污染物的一种简单、经济和便于实际应用的有效技术。商用活性炭已被报道对As(V)具有一定的吸附能力，但除砷能力较金属氧化物等其它吸附材料差，故采用活性炭直接吸附除砷报道较少，更多的是采用在炭表面沉积金属氧化物的方法来提高砷的吸附能力，然而这种方式会造成金属氧化物在活性炭表面沉积分布不均匀，进而造成活性炭局部累积吸附与吸附能力难于充分发挥、受体系pH影响大(pH≤3最好)、降低对共存有机物的去除等问题，大大地限制了活性炭载金属氧化物材料除砷的处理效能及实际推广应用。基于这些问题，从污染控制和技术应用角度考虑，寻求一种有效强化活性炭吸附除砷技术的方法，控制水中的砷污染，具有深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除效果好，成本低的吸附去除水中五价无机砷的方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)在含As(V)的水中投入亚铁盐；

(2)在含As(V)的水中投入碳化物材料；

(3)使亚铁盐与碳化物材料在水中充分混合。

上述步骤(1)与(2)并无顺序上的先后之分，可先投入亚铁盐，亦可先投入碳化物材料，亦可将亚铁盐和碳化物材料同时投入至待处理水中。

本发明还可以包括：

1、所述亚铁盐为氯化亚铁、或硫酸亚铁或其组合。投入的亚铁盐Fe²⁺与水中As(V)的摩尔比为0.25:1～8:1。投入的亚铁盐Fe²⁺与水中As(V)的摩尔比优选为4:1。

2、所述碳化物材料为活性炭、碳纳米管、碳纤维或其组合。投入的碳化物材料的质量与亚铁盐中Fe²⁺的质量比为20:1～1600:1。投入的碳化物材料的质量与亚铁盐中Fe²⁺的质量比优选为100:1。

本发明针对常规水处理工艺对水中As(V)吸附效果较差，金属氧化物吸附技术受体系参数影响大、成本较高、再生困难等情况，提出了一种吸附去除水中As(V)的方法。