葉恒朋，杜亞光，嚴(yán)立爽

(中南民族大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程研究所 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

砷是具有類金屬特性的原生質(zhì)毒物，對(duì)人的中毒劑量為0.01～0.052 g，致死量為0.06～0.2 g。各國(guó)地表水的最高允許含砷質(zhì)量濃度一般為50 μg·L-1[1]。砷侵入人體后會(huì)作用于神經(jīng)系統(tǒng)、刺激造血器官、影響紅血球的生成，長(zhǎng)期接觸砷會(huì)引發(fā)細(xì)胞中毒和毛細(xì)管中毒，甚至可能誘發(fā)惡性腫瘤[2，3]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

所用試劑均為分析純。亞砷酸鈉用于配制砷(Ⅲ)模擬廢水，砷酸三鈉用于配制砷(Ⅴ)模擬廢水。

PB-10型pH計(jì)、精密電子天平，北京賽多利斯儀器有限公司；85-2型恒溫磁力加熱攪拌器，江蘇金壇宏華儀器廠；AA-6300型原子吸收分光光度計(jì)、UV-1750型紫外可見分光光度計(jì)，日本島津公司；DHG-9030型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 含砷模擬廢水的配制

分別稱取17.338 g亞砷酸鈉和47.332 g砷酸三鈉用蒸餾水溶解，定容到5 L，測(cè)定其準(zhǔn)確濃度，砷(Ⅲ)為1647.8 mg·L-1、砷(Ⅴ)為3697.2 mg·L-1。

1.2.2 除砷工藝條件的選擇

pH值：分別取100 mL模擬廢水置于10個(gè)燒杯中，邊攪拌邊緩慢加入35%的FeCl3溶液(鐵砷摩爾比為1.5),依次用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值到3、4、5、6、7、8、9、10、11、12，攪拌1 h，過濾，測(cè)濾液砷濃度。

鐵砷摩爾比(nFe/As)：分別取100 mL模擬廢水置于8個(gè)燒杯中，按照nFe/As為1.2、1.5、1.75、2、3、4、5、6的比例加入35%的FeCl3溶液，用NaOH溶液調(diào)到最佳pH值，攪拌1 h，過濾，測(cè)濾液砷濃度。

反應(yīng)時(shí)間：分別取100 mL模擬廢水置于12個(gè)燒杯中，按照最佳nFe/As加入35%的FeCl3溶液，用NaOH溶液調(diào)節(jié)到最佳pH值，依次反應(yīng)30 min、45 min、60 min、75 min、90 min、120 min，過濾，測(cè)濾液砷濃度。

PAM(聚丙烯酰胺)：分別取100 mL在最佳條件下反應(yīng)后的懸濁液置于12個(gè)燒杯中，依次加入0.1%的陽(yáng)離子型PAM209cc和陰離子型PAM630s溶液0 mL、2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL，慢攪2～3 min。靜置2 h后，取上清液測(cè)砷濃度。選擇最適用的PAM類型以及投加量。

1.3 測(cè)試方法

總砷測(cè)定采用二乙基二硫代氨基甲酸銀光度法和原子吸收法。

總鐵測(cè)定采用鄰菲啰啉分光光度法(GB/T 14427-2008)。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH值對(duì)砷去除率的影響(圖1)

圖1 pH值對(duì)砷去除率的影響

從圖1可以看出，pH值為3時(shí)砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)的去除率均低于70%；隨著pH值的增大，砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)的去除率大幅上升；pH值為9時(shí)砷(Ⅲ)去除率最高，達(dá)97.45%，pH值為8時(shí)砷(Ⅴ)去除率達(dá)最高；但當(dāng)pH值超過10時(shí)，砷(Ⅴ)的去除率明顯下降。因此，選擇去除砷(Ⅲ)pH值為9、去除砷(Ⅴ)pH值為8。

2.2 鐵砷摩爾比對(duì)砷去除率的影響(圖2)

圖2 鐵砷摩爾比對(duì)砷去除率的影響

從圖2可以看出，砷的去除率均隨著鐵濃度的增大而增大，當(dāng)nFe/As為1.5時(shí)，砷去除率大于90%；當(dāng)nFe/As為2時(shí)，砷去除率達(dá)到98%以上；當(dāng)nFe/As大于2以后，砷去除率逐漸上升至接近100%?？紤]到工業(yè)應(yīng)用成本，選擇nFe/As為2。

2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)砷去除率的影響(圖3)

從圖3可以看出，在最佳pH值和鐵砷摩爾比的條件下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，砷去除率均顯著升高；反應(yīng)時(shí)間超過1 h后，砷去除率升幅趨緩?？紤]到工業(yè)應(yīng)用成本，選擇反應(yīng)時(shí)間為1 h。

2.4 PAM(聚丙烯酰胺)對(duì)砷去除率的影響(圖4)

從圖4可以看出，無(wú)論是對(duì)砷(Ⅲ)還是砷(Ⅴ)，陽(yáng)離子型PAM209cc去除率明顯高于陰離子型PAM603s，可以確定陽(yáng)離子型PAM209cc為最佳類型。對(duì)于砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)的去除，PAM209cc(0.1%)的最佳投加量分別為40 mL·L-1、20 mL·L-1。

3 結(jié)論

圖3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)砷去除率的影響

圖4 PAM類型和用量對(duì)砷去除率的影響

(1)采用三氯化鐵去除廢水中的砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)，對(duì)于砷(Ⅲ)廢水，最佳工藝條件為：pH=9，nFe/As=2，反應(yīng)時(shí)間1 h；對(duì)于砷(Ⅴ)廢水，最佳工藝條件為：pH=8，nFe/As=2，反應(yīng)時(shí)間1 h。在上述條件下，砷的去除率都可達(dá)99.2%以上。

(2)適合于鐵砷沉淀物沉降的絮凝劑為陽(yáng)離子型PAM209cc，對(duì)于砷(Ⅲ)廢水的最佳投加量為40 mL·L-1,對(duì)于砷(Ⅴ)廢水的最佳投加量為20 mL·L-1。

參考文獻(xiàn)：

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