[發(fā)明專利]一種光催化氧化-混凝除As(III)的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110453759.1
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN102531249A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)小紅;孫遠(yuǎn)奎;胡青海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/08
• 分類號(hào): C02F9/08;C02F1/32;C02F1/72;C02F1/52
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水質(zhì)凈化領(lǐng)域，涉及一種光催化氧化-混凝除As(III)的方法。

背景技術(shù)

砷及砷化合物是世界衛(wèi)生組織(WHO)下屬的國(guó)際癌癥研究所(IARC)、美國(guó)環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究院(NlEHS)、美國(guó)環(huán)保局(USEPA)等諸多權(quán)威機(jī)構(gòu)所公認(rèn)的致癌物。長(zhǎng)期飲用高砷水，會(huì)引起黑腳病、神經(jīng)痛、血管損傷以及增加心臟病的發(fā)病幾率，所以我國(guó)在2006年12月頒布的新的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)中規(guī)定，生活飲用水中砷的最高允許濃度為10μg/L。根據(jù)中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測(cè)所的監(jiān)測(cè)結(jié)果，我國(guó)飲水中砷的濃度在30～49μg/L范圍內(nèi)的飲用人口為902萬(wàn)人，水中砷濃度為50～99μg/L的飲用人口為334萬(wàn)人，而水中砷濃度超過100μg/L的飲用人口為229萬(wàn)人。新疆、內(nèi)蒙古、陜西、貴州、吉林、寧夏、青海等省份的一些城市都不同程度地存在著飲用水中砷超標(biāo)的問題，而且在人群中已經(jīng)出現(xiàn)了砷中毒的現(xiàn)象，中毒地區(qū)范圍之大已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過孟加拉國(guó)。所以在中國(guó)發(fā)展高效、價(jià)廉的方法去除飲用水中的砷已經(jīng)是亟待解決的問題。

在自然水體中，砷主要以As(III)和As(V)兩種形態(tài)存在。其中在地表水中砷主要以As(V)的形態(tài)存在，但As(III)濃度也可能比較高；由于地下水的還原性環(huán)境，在地下水中砷主要以As(III)的形態(tài)存在。As(III)的毒性比As(V)高出60倍，而且在pH＜9.5的水體中，As(III)以分子態(tài)H₃AsO₃存在，而As(V)通常以H₂AsO₄^-和HAsO₄^2-的酸根形式存在，所以As(III)較As(V)更難以去除。因此對(duì)含有As(III)的水，預(yù)氧化是有效去除砷的前提條件。氧化As(III)常用的方法有空氣、純氧、氯氣、臭氧、二氧化氯、H₂O₂、高鐵酸鹽、高錳酸鉀、光催化氧化等。

目前常用的水中除砷工藝可以分為離子交換法、反滲透法、混凝沉淀法和吸附法。吸附法和混凝沉淀法是處理含砷水最常用的兩個(gè)方法。常用的除砷吸附劑有二氧化錳、二氧化鈦、活性炭、活性氧化鋁、鐵氧化物、稀土基金屬氧化物、鍍鐵氧化物的石英砂、沸石、零價(jià)鐵等。其中二氧化鈦由于具有光催化劑和吸附劑的雙重功能，價(jià)格適中、環(huán)境友好、化學(xué)和生物穩(wěn)定性高，能夠在紫外光照射下把As(III)氧化成As(V)，且二氧化鈦對(duì)As(III)和As(V)均有吸附作用，故引起了廣泛的關(guān)注。但是具有光催化氧化能力的二氧化鈦常常是銳鈦礦和金紅石的混合物，比表面積比較小，雖然在紫外光或太陽(yáng)光照射下可以有效地把As(III)氧化成As(V)，但是對(duì)As(V)的吸附能力有限，常常需要利用其它吸附劑或聯(lián)合其他方法才能實(shí)現(xiàn)砷的有效去除。

混凝沉淀法簡(jiǎn)便、易于實(shí)施，因此混凝沉淀法是飲用水處理中應(yīng)用最廣泛的除砷方法。USEPA的調(diào)查顯示，超過52％的已經(jīng)應(yīng)用的飲用水除砷技術(shù)是基于混凝原理的。有研究者比較了由FeCl₃水解原位生成的氫氧化鐵絮體與氫氧化鐵吸附劑對(duì)砷的吸附能力，發(fā)現(xiàn)前者的吸附能力遠(yuǎn)大于后者，原因是砷酸根離子可以與Fe³⁺水解過程中的低聚物和聚合物絡(luò)合進(jìn)而從水中分離出去，而氫氧化鐵吸附劑的比表面積不可能與Fe³⁺水解過程中生成的低聚物和聚合物相比，因此去除等量的砷，所需的混凝劑遠(yuǎn)小于相應(yīng)的吸附劑。鈦鹽混凝劑對(duì)As(III)/As(V)的去除能力也遠(yuǎn)大于二氧化鈦。傳統(tǒng)鐵鹽混凝劑使用過程中殘留在水中的鐵離子濃度易超標(biāo)、色度較高而且對(duì)設(shè)備有強(qiáng)腐蝕性，因此飲用水處理中最常用的混凝劑是鋁鹽混凝劑。而鋁鹽混凝劑存在處理后水中Al含量超標(biāo)的問題，長(zhǎng)期飲用鋁超標(biāo)的水會(huì)引起老年癡呆癥。