论文：活性炭吸附处理含砷废水的研究.doc

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含砷的废水处理
摘要：砷是对人体及其他生物体有毒害作用的致癌物质。砷污染主要存在于有色金属冶炼、合金、制酸、制革、农药、杀虫剂和皮革的防腐剂等工业生产排放的废水中。如砷黄铁矿型难浸金矿的硝酸催化氧化过程中80% 一95%的砷进入溶液，使氧化浸出溶液中的砷高达15-30 。这些高含砷量的工业废水排入水体,导致某些地区的地下水砷本底含量超过饮用水最大允许值，严重危害了当地居民的安全和健康.如贵州省曾发生过化肥厂排放含砷废水，导致下游发生大面积砷中毒.世界上每年约有11万t砷通过各种途径进入水系
中。据统计，1996年中国工业废水排放量为205．9亿t，其中砷含量达到I 132 t,工业废水中砷严重超标的含砷废水竟然达到亿t以上。由此可见，我国水体中砷污染是十分严重的，因此含砷废水的有效治理刻不容缓。
人类正面临着水污染的严峻挑战,其中生活污水是水污染的一大来源，本文对我国城市生活污水的防治做了简要的分析,并在此基础上提出了城市生活污水防治应遵循的原则与可采用的方法
关键词：活性炭 含砷废水 影响因素 去除率

Ⅰ
Abstract: Arsenic is on human and other organisms have adverse effects of cancer—causing chemicals. Arsenic pollution mainly exists in non-ferrous metal smelting， alloy， in acid, leather， pesticide, pesticides and leather preservative and other industrial production in the wastewater discharge。 Such as arsenic pyrite refractory gold type of nitric acid catalytic oxidation process a 95 percent of the arsenic into 80 percent solution, make the oxidation of leaching solution as arsenic in 15-30。 These high arsenic amount of industrial wastewater into a water body, causing some areas of groundwater arsenic content exceeds the maximum value of drinking water, serious harm local residents of safety and health。 If there was a chemical fertilizer plants in guizhou， resulting in wastewater discharge arsenic occurring downstream of large area arsenic poisoning。 The world each year about 11 million t arsenic water through various channels into .本文为互联网收集，请勿用作商业用途本文为互联网收集,请勿用作商业用途
. According to statistics, China's industrial wastewater in 1996 for 205.9 billion t, including arsenic levels reached I 132 t， industrial wastewater containing arsenic exceeds bid badly arsenic wastewater unexpectedly reached billion t above. Therefore， our country in water is very serious arsenic pollution， so the effective governance of the waste water containing arsenic is imperative
We are faced with the challenge of water pollution, including sewage is a major source of water pollution, this paper discusses the prevention and control of urban sewage， makes a brief analysis, and proposed in this foundation the urban sewage control principles should be followed and can be used methods
Keywords： acfivmed carbon wastewater with al~nlc irillue～ce factots removal rate

1绪论
砷是对人体及其他生物体有毒害作用的致癌物质.砷污染主要存在于有色金属冶炼、合金、制酸、制革、农药、杀虫剂和皮革的防腐剂等工业生产排放的废水中。如砷黄铁矿型难浸金矿的硝酸催化氧化过程中80% 一95％的砷进入溶液,使氧化浸出溶液中的砷高达15—30 .这些高含砷量的工业废水排入水体，导致某些地区的地下水砷本底含量超过饮用水最大允许值，严重危害了当地居民的安全和健康。如贵州省曾发生过化肥厂排放含砷废水,导致下游发生大面积砷中毒。世界上每年约有11万t砷通过各种途径进入水系中。据统计，1996年中国工业废水排放量为205．9亿t，其中砷含量达到I 132 t，工业废水中砷严重超标的含砷废水竟然达到亿t以上。由此可见，我国水体中砷污染是十分严重的，因此含砷废水的有效治理刻不容缓。
根据国内外的报道，除砷的方法大致可分为混凝法、直接沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法、生物法等。其中,吸附法是一种简单易行的处理方法。活性炭作为一种良好的吸附剂，对溶液中的有机或无机物质以及胶体颗粒等有很
强的吸附能力.由于它独特的孔隙结构和表面活性官能团，具有足够的化学稳定性、机械强度及耐酸、耐碱、耐热性,以及不溶于水和有机溶剂，使用失效后容易再生，价格便宜，液固相分离彻底且不易造成二次污染等优点，使它在处理含砷废水方面发挥着巨大的作用。
本文通过静态吸附实验研究活性炭对水溶液中砷的吸附性能，探讨溶液初始pH值、初始浓度、共存离子等因素对吸附的影响，为活性炭处理含砷废水的大规模应用提供一定的理论依据。

2实验部分
2．1 实验水质
由90％的A 配制质量浓度为10 mg／L的含砷废水溶液，表1为As203的组分质量分数。

2．2 实验设备
电热恒温干燥箱，JA1003型电子分析天平，SHA—BA型水浴恒温振荡器，砷化氢发生器（自制)，6010型PH计，Uv一1201型紫外分光光度计.
2．3 实验方法
将煤质柱状活性炭（比表面积500—1 0130 ，g，密度0．45一O．55 )用蒸馏水煮沸20 m．m后冷却至室温，然后放置在l(15℃的烘干箱内干燥24 h，冷却得到洗净的柱状活性炭,备用。取质量浓度为10 Ilg，L的含砷废水100 mL WT 250 mL锥形瓶中，加入0．2 g煤质柱状活性炭，于振荡器上震荡,在不同的时刻点
取样并测定其中砷的浓度。
采用二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法l5 测试废水中砷的浓度，并根据吸附前后砷浓度的差值计算砷的去除率。

3 试验结果与讨论
3．1 溶液初始pH值的影响
溶液初始DH值的变化对活性炭吸附砷有一定的影响。25℃时，调节pH值为2—9，置于振荡器上振荡300min。取样并测定不同DH值条件下砷的去除率。测定结果如图1。

溶液初始pH值对吸附效果的影响主要与吸附剂和吸附质的性质有关。从图1中曲线可以看出，溶液初始pH值为2-5时，砷的去除率整体表现较好，出现一段高效的“吸附平台”，在pH=4．5时达到峰值98．6％。在酸性条件下 溶液中的砷是以HAs 型体为主要存在形态的，当pH=3—5时，活性炭对砷有很好的吸附效果，活性炭吸附的主要是溶液中的As02。当pH>5时，去除率开始降低，pH值升高至6,去除率降到最低点，这可能是由于活性炭在此时发生了解吸附.pH值继续升高至弱碱性条件下，砷的去除率小幅升高，但总体低于初始pH值较低时，且趋于稳定,这可能是因为在碱性条件下，OH—与活性炭的亲和力要比As02一好。可见，酸性溶液比碱性溶液有利于活性炭对砷的吸附去除。
3．2 温度的影响
在pH=4．5,不同的温度（2o，25,30,35,40 oC)下将含砷
质量浓度10 mg/L废水溶液与活性炭充分接触，置于振荡器上振荡300 min。取样并测定不同温度条件下砷的去除率。温度对活性炭吸附砷的影响如图2所示。

吸附反应通常是放热的，温度越低对吸附越有利。由图2可以看出，在温度不3
大于30℃时，砷的去除率随着温度的升高先是小幅升高随后下降,但总体的变化并不显著,25℃时去除率达到最高值98．6％；温度继续升高超过3o℃后,砷的去除率随温度升高下降趋势明显，在40 时最低，为96.5％.．
由此可见，低温有利于活性炭对砷的吸附，高温则更有利于解吸过程；一般废水的温度变化不大，因而温度对活性炭吸附砷的影响也不大。从这一点可以推断,活性炭对溶液中砷的吸附为物理吸附。
3．3 吸附时间的影响
25℃ ，pH=4．5，使含砷质量浓度10 mg,L废水溶液与活性炭充分接触,置于振荡器上振荡,分别振荡50，100，150，200，250，300,350，4OO min。取样并测定不同吸附时间下砷的去除率。吸附时间对活性炭吸附砷的影响如图3所示。

由图3可知,当吸附达到平衡时，活性炭吸附可以使溶液中砷的去除率达到98% 以上。随着吸附时间的增加，溶液中砷的浓度逐渐降低，去除率明显升高。但当吸附时间达到300 min后，去除率的变化趋于平缓,这说明吸附过程基本已达平衡，即使再增加吸附时间溶液中砷的浓度也基本不发生变化.所以平衡时间可以定为300 min.
3．4 初始浓度的影响
25℃,pH=4．5，As质量浓度分别为1,2，4，6,8，10，12，14 mgL时，取含砷水样置于250 rIlL锥形瓶中与煤质柱状活性炭充分接触，置于振荡器上振荡300 mln。取样并测定不同初始浓度下砷的去除率。溶液初始浓度对活性炭吸附砷的影响如图4所示。
4
由图4显示,随着溶液中砷的初始浓度的增加,砷的去除率逐渐增加,但增加到一定浓度后，去除率反而随着浓度的增加有所下降。随着砷的初始浓度增加，溶液中单位体积内溶质砷的数目相应增加，单位时间内与活性炭接触而被吸附的砷分子数增加,所以吸附率随之增大。但是，当溶液中砷的初始质量浓度达到10 n1g，L后，初始质量浓度的增加对于去除率的影响就不十分明显了，这是由于当溶液浓度达到一定值以后，吸附过程趋向饱和，更多的溶质被吸附在活性炭表面导致活性下降，再增大溶质浓度对单位时间的反应量不会产生影响。
3．5 共存离子的影响
pH=4．5，不同温度(2o，25,3o，35，4o℃)下将含砷铬的混合溶液（质量浓度各为10 mCL)与活性炭充分接触,置于振荡器上振荡300 min。取样并测定不同温度条件下砷的去除率.共存离子cr（Ⅵ）对活性炭吸附砷的影响如图5所示.

由图5可知,随着溶液中cr（Ⅵ）的出现，活性炭对砷的吸附去除率最高点出现在30℃(去除率达99．8％ ,大于单独吸附砷时最高值98．6％）；并以30℃为界，去除率随温度的变化先升高后降低.
在去除率最高点，活性炭同时吸附铬砷时,砷的去除率峰值要比单独吸附砷的去除率高，这说明cr（Ⅵ）的存在诱发了活性炭对砷的吸附。Cr（Ⅵ)的吸附过程是个吸热过程，随温度升高，吸附效果越好，高温下,吸附剂与被吸附物之间发生了化学反应，生成了新的吸附位点或是提高了Cr(Ⅵ）扩散到吸附剂微孔内的速率 ;而砷吸附过程是放热反应,两者混合后，砷吸附放出的热被铬吸附吸收，相互提高了吸附去除率。

4 结论
(1）采用活性炭吸附法去除水中的砷，在投加活性炭适量的情况下,砷的去除率可以达到98%以上，去除后水中残留砷的浓度低,能够满足我国含砷废水的排放标准。
（2）溶液初始pH值、浓度、吸附时间和温度对活性炭吸附去除水中的砷均有影响，低温、低pH值有利于吸附反应的进行。在温度为25℃,pH值为4．5，溶液初始质量浓度为1Omg/L，活性炭投加适量的条件下，震荡反应300 min，溶液中砷的吸附去除率达98．6%。
（3)溶液中Cr(Ⅵ）的存在有利于提高活性炭对砷的吸附率,温度等条件适宜的情况下，砷的去除率高达99%以上。

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08化学黎李涛
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