強化混凝技術

強化混凝技術是利用具有較大活性表面積的混凝劑的強大吸附作用吸附水體中的砷， 然后過濾或用濾膜除砷。混凝技術對砷的去除效果取決于混凝劑水解形成的無定性氫氧化物對砷的吸附能力、礬花對所吸附砷的包埋效果及含砷絮體的沉降性能。混凝劑分為無機和有機兩類。最常見和運用最廣泛的無機混凝劑有鐵鹽、鋁鹽、煤渣和聚硅酸鐵（PFSC）、無機鈰鐵（稀土基材料）等。用顆粒活性炭、骨炭等作骨架材料，以鐵鹽等混凝劑作基團材料做成的強化除砷劑，可以提高除砷效果。有機混凝劑主要是一些高分子絮凝劑，如聚己二烯二甲基氯化銨、聚烯丙基二甲基氯化銨等。

S. Song 等研究發現，加入粗糙的方解石顆粒（38～74 μm）， 通過增大絮體的粒徑和沉淀性能，在鐵鹽混凝過程中可以提高除砷效果。當方解石投加量相同時，顆粒的粒徑越小，其表面積越小，表面上黏附的含砷絮體越多，強化除砷效果越明顯。實際應用表明，當進水中As（Ⅴ）質量濃度高達5 mg/L時，該方法可使出水中As（Ⅴ）質量濃度降至13 μg/L，去除率>99%。姚娟娟等〔2〕研究比較了鋁鹽和鐵鹽對As（Ⅴ）的去除效果。研究結果表明：由于鋁鹽水解形成的無定形氫氧化物的可溶性高于鐵鹽，且FeCl3的最適pH 范圍（5～7）大于Al2（SO4）3（6～7），所以鐵鹽的去除效果明顯好于鋁鹽。通過增加混凝劑的投加量進行強化混凝，可使As（Ⅴ）和As（Ⅲ）的去除率分別達到98%和60%以上。此外，混凝對As（Ⅴ）和As（Ⅲ）的去除率均受原水水質的影響。因為無定形金屬氫氧化物對As（Ⅴ）親和力強于As（Ⅲ），所以鋁鹽不能通過混凝有效去除As（Ⅲ）。因此，As（Ⅲ）的預氧化對于混凝除砷是必須的，同時應當優先考慮鐵鹽作為混凝劑。

吸附除砷技術

吸附作用是一種十分有效、發展迅速的技術，該技術操作簡單，對重金屬的去除效果好，同時價格比較低廉。常用的吸附劑有活性氧化鋁、活性炭和天然沸石等。O. M. Vatutsina 等證實鐵鹽水解產生的無定形水合氧化鐵（HFO）對As（Ⅴ）和As（Ⅲ）均有極強的親和力。As（Ⅴ）和As（Ⅲ）通過共價鍵的形式有選擇性地固定在其表面，與之形成雙核橋式內層表面配位體。

Zhimang Gu 等將HFO 固定在粒狀活性炭（GAC）的表面，利用GAC 巨大的比表面積和良好的機械強度， 強化除砷并實現HFO 的固定化。L.Cumbal 等將HFO 分散在陰離子樹脂表面（Fe 質量分數6%），利用陰離子樹脂中帶正電的季銨官能團難以從固相遷移到液相的特點， 形成Donnan 膜平衡效應，強化除砷并實現HFO 的固定化。

M. N. Haque 等研究表明，高粱纖維可作為一種金屬吸附劑。該吸附劑可能的兩大吸附位點是羧基和羥基，其對砷吸附的平衡時間是12 h。pH 對高粱吸附砷有影響，當pH=5 時，高粱對砷的去除量最高達到2.437 mg/g。S. F. Lim 等提出用一種改進的鈣與藻酸鹽合成的磁性吸附劑同時去除砷和銅離子。吸附劑的平均直徑309.6 μm，表面積312.94 mg/L，可用外加磁力將其分離。其對As（Ⅴ）和銅的吸附平衡時間分別是25、3 h， 最大吸附量分別是6.75、60.24 mg/g。pH 對砷和銅的吸附量影響不同，pH 越高，對銅的吸附量越大，而pH 越低，對砷的吸附量越大。S. Kundu 等發現：在鐵的氧化物上涂上一層水泥（IOCC）對As（Ⅲ）的去除效果很好。動力學研究表明，Ho 和McKay 二級動力學方程能夠很好地描述IOCC 吸附As（Ⅲ）的過程。pH 影響研究表明，在酸度接近中性（pH 為6～8）時，As（Ⅲ）的去除量達到最大。熱力學研究表明，吸附平衡符合angmuir、Freundlich 和R-P 熱力學模型，不符合D-R 模型。

反滲透除砷技術

反滲透技術不需投加藥劑，能耗低，設備緊湊，易實現自動化。實施該技術不改變溶液的物理化學性質，可以回收清水和貴金屬，適用于封閉循環無排放系統。此外，反滲透膜技術還有除雜范圍廣、裝置簡單和操作方便等優點。

應用反滲透裝置處理重金屬離子的同時， 還可以去除污水中其他有害物質。M. Walker 等研究發現，在高砷水中，As(Ⅴ)主要以HAsO42-的形式存在，而As(Ⅲ)則主要以中性的H3AsO3形式存在。當砷質量濃度為40～1 900 μg/L 時， 反滲透法可有效去除98%~99%的As(Ⅴ)和46%～75%的As(Ⅲ),同時也可以查看中國污水處理工程網更多含砷廢水處理的技術文檔。

納濾膜技術

納濾膜是具有前景的除砷技術之一。納濾膜分離需要的跨膜壓差一般為0.5～2.0 MPa，比用反滲透膜達到同樣的滲透通量所必須施加的壓差低0.5～3.0 MPa。根據操作壓力和分離界限，可以定性地將納濾排在超濾和反滲透之間， 有時也把納濾膜稱為“低壓反滲透”或“疏松反滲透”膜。

E. M. Vrijenhoeka 等研究了NF-45 型聚酰胺納濾膜對含砷廢水的處理效果。結果表明，當砷質量濃度為10～316 μg/L 時， 其對As （Ⅴ） 的截留率為60%～90%，對As（Ⅲ）的去除率遠低于As（Ⅴ），且去除率隨進水砷濃度的增加而減小。H. Saitfia 等研究結果顯示，當溫度在10～30 ℃變化時，溫度對納濾除砷效果的影響很小， 去除率始終穩定在90%～95%。因此， 納濾除砷技術可以應用于季節溫差較大的地區。Y. Sato 等在操作壓力為0.3～1.1 MPa 時，采用3 種商業化的NF 膜〔ES-10（聚芳香）、NTR-7250 型（聚乙烯醇）、NTR-729HF 型（聚乙烯醇）〕處理含砷水， 它們對As（Ⅴ）的去除率均達到85%以上。研究還表明，對As（Ⅲ）的去除率取決于膜的類型以及操作壓力。

超濾膜技術

超濾介于微濾和納濾之間，膜孔徑為1～50 nm，多數為非對稱膜，由一層極薄（通常僅0.1～1 μm）具有一定孔徑的表皮層和一層較厚（通常為125 μm）具有海綿狀結構的多孔層組成。它可分離液相中直徑在0.05～0.2 μm 的分子和大分子（相對分子質量1～10 萬）。超濾膜是一種高效、節能、占地面積小的廢水處理設備，可以在堿性條件下有效去除廢水中的重金屬物質。

H. Gecol 等研究了再生纖維素膜（RC）和多鈦砜膜（PES）對水體中As（Ⅴ）的去除效果。當砷質量濃度為22～43 μg/L，pH 為5.5 時， 使用5 ku 的PES 膜和pH 為8 時，使用10 ku 的RC 膜，對砷的去除率可達到98%以上。而當pH 為8 時，使用5 ku的PES 膜，則不受初始水中砷濃度的影響，砷的去除率也可達98%以上。F. Ferella 等采用表面活性劑強化超濾法同時去除水體中的鉛和砷。使用孔徑為10 nm 的單管陶瓷超濾膜， 以十六烷基苯磺酸（DSA）作為陰離子表面活性劑，十二烷胺作為陽離子表面活性劑， 當水中的砷質量濃度在0.1～0.4 mg/L，同時DSA 和十二烷胺濃度分別為1×10-5、1×10-6mol/L（均低于它們的臨界膠束濃度），在As/DSA 和As/十二烷胺的兩個體系中，As（Ⅴ）去除率分別為68%和21%。谷騰水網