铝盐混凝除砷影响因素及机制研究

铝盐混凝法被广泛应用于饮用水除砷工程.本研究选取三氯化铝(AlCl3)和富含Al13的聚合氯化铝(PACl)为絮凝剂,考察铝形态、pH值、腐殖酸(HA)以及共存阴离子对砷去除的影响与机制.结果表明,2种絮凝剂对As(Ⅲ)去除效能较低,对As(Ⅴ)去除率可达到近100%.pH影响混凝过程中铝形态分布,从而对铝盐混凝除砷效能产生重要影响.铝盐除砷效能与混凝过程中的Al13形态含量呈正相关关系.由于竞争吸附作用,HA和部分共存阴离子对砷的混凝去除产生负面影响.HA对混凝效能影响与絮凝剂投药量相关,投药量越低,则影响越大.PO34-和F-对混凝除砷效能影响显著,SiO23-、CO23-和SO24-对混凝除砷效能影响较小.本研究将对饮用水强化混凝去除原水中砷具有指导意义.     

氧化-混凝法去除水中As(Ⅲ)的研究进展

A(sⅢ)的毒性是A(sⅤ)的60倍,而且比A(sⅤ)更难去除,已经受到越来越多的关注。文章从As(Ⅲ)的氧化动力学、常用混凝剂的除砷效果和氧化-混凝法对As(Ⅲ)的去除三个方面介绍了国内外在除As(Ⅲ)领域的研究进展,详细阐述了各种方法的优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。     

聚合氯化钛铁盐混凝除砷性能研究

采用微量滴碱法制备聚合氯化钛铁混凝剂(PTFC),并对其混凝除砷性能进行了初步探究。对聚合氯化钛/铁混凝剂粉末SEM图进行分析,并考察不同Ti/Fe比例、曝气氧化、碱化度、碱化剂、混凝剂投加量、pH值、共存离子等对除砷率的影响。结果显示:pH值为7.5时,As(Ⅲ)去除率随PTFC投加量的增加而增大;PTFC在弱酸性条件下对As(Ⅲ)的去除效果最佳。曝气氧化对PTFC除As(Ⅲ)有显著促进作用,Ti/Fe物质的量比为5/5时制备的碱化度为0.6的PTFC混凝后经曝气20 min,对As(Ⅲ)的去除率从55.3%提高到93.1%。碱化剂对PTFC混凝除砷的影响不大。共存阴离子SiO_3~(2-)对As(Ⅲ)的去除有明显抑制作用,但PO_4~(3-)对PTFC混凝去除As(Ⅲ)的影响相比较于单一金属盐较小,共存阳离子Ca~(2+)对PTFC去除As(Ⅲ)有促进作用。     

铁盐和铝盐混凝微滤工艺除As(V)的比较研究

选择FeCl₃和Al₂(SO₄)₃作混凝剂,采用小试规模的混凝微滤膜反应器比较了铁盐和铝盐混凝微滤工艺的除As(V)效果、相关性能指标及适用范围.结果发现,Fe³⁺投加量为4 mg/L、Al₂(SO₄)₃投加量为50 mg/L时,铁盐和铝盐工艺的除As(V)效果大致相当,均可使水中As(V)的浓度从100 μg/L左右降低到10 μg/L以下,最低为1.68 μg/L.出水浊度均小于0.1 NTU,出水中铁、铝和SO^2-₄浓度均符合饮用水标准.铁盐工艺出水pH值比原水大约高0.5,铝盐工艺处理前后水的pH值基本不变.反应器运行结束静沉24 h后,铁盐工艺浓缩比为1 791,是铝盐工艺的2.54倍,污泥中As(V)的含量也大大高于铝盐工艺,去除同等重量的As(V)所产生的污泥量较铝盐工艺少得多.因此,对于仅有砷超标的饮用水,应优先考虑铁盐工艺.按除氟所需混凝剂数量投加Al₂(SO₄)₃,铝盐工艺即可在去除As(V)的同时去除氟,铁盐工艺则不能去除氟.因此,对于砷和氟均超标的饮用水,可采用铝盐工艺同时去除砷和氟.     

As(Ⅲ)污染水源应急处理技术的中试研究

以我国目前广泛采用的常规净水工艺为基础,开展了水源突发性As(Ⅲ)污染的应急处理工艺中试研究,考察了不同的氧化剂种类、投加量、投加点和不同污染物浓度水平对应急处理工艺效果的影响以及As(Ⅲ)的去除机制.结果表明,当原水As(Ⅲ)为150μg/L,常规处理工艺对As(Ⅲ)的去除率仅为71.85%,其中溶解态的砷和总砷在快速混合、一级絮凝、二絮凝、沉淀、过滤各单元去除率分别为36.00%、5.42%、9.30%、14.95%、7.88%以及9.10%、-3.62%、2.74%、55.12%、8.51%,无法将出水中的As控制在10μg/L以下.预氯化-强化混凝工艺能够将初始浓度为100~600μg/L的As(Ⅲ)控制在10μg/L以下.但在低有效氯投加量时,氨氮浓度以及预氯化点的选择会对处理效果产生影响.KMnO4预氧化-强化混凝工艺能够将初始浓度为100~600μg/L的As(Ⅲ)控制在10μg/L以下,且其处理效果明显优于预氯化,预氧化点的选择不会对处理效果产生明显影响.建议有条件的水厂优先选用KMnO4作为As(Ⅲ)的氧化剂.     

铁盐与铝盐混凝去除EDTA土壤淋洗废液中砷、锑效果对比

实验以三氯化铁和三氯化铝作为混凝剂,对比研究了混凝去除EDTA土壤淋洗废液中砷、锑的效果,重点探讨了反应终点pH、EDTA浓度、Fe/Al投加量以及共存重金属离子对砷、锑去除效果的影响。结果表明:1)对于EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除,铝盐比铁盐效果更优;2)EDTA的存在不仅降低了铁盐/铝盐混凝对As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的吸附去除效果,同时抑制了砷酸铁、锑酸铁等物质的生成,削弱了铁盐对As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的沉淀去除。EDTA导致铁盐混凝过程中生成粒径较大、表面活性较低的稳定结晶态絮体;3)当c(EDTA)=0.05 mol/L时,在pH=5、ρ(Al)=2000 mg/L的条件下,铝盐对EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除率分别高达98.00%和93.09%;4)共存重金属离子通过与EDTA络合,增加了絮体Al(OH)₃的生成量,促进了As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)去除。由此表明,铝盐能够有效实现EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除,对于推动基于EDTA的土壤淋洗技术的广泛应用具有重要意义。     

强化混凝去除微污染饮用原水中的As(III)

以聚合硫酸铁和聚合氯化铝为混凝剂,采用强化混凝的处理方法,对微污染饮用水原水中微量砷的去除进行了研究.考察了pH值、氧化剂用量、混凝剂投加量、砷初始浓度和原水浊度等因素对砷去除的影响.结果表明,聚合硫酸铁除砷效果好于聚合氯化铝;在pH值为6~8,微污染原水砷浓度为0.1mg/L,聚合硫酸铁投加量为0.078mmol/L时,可使滤后水中砷浓度低于0.01mg/L.     

铁炭微电解组合工艺处理大蒜切片废水研究

采用铁炭微电解技术为核心工艺的混凝-铁炭微电解-强化电解组合工艺对大蒜切片废水进行处理,主要研究了铁炭微电解的运行参数,包括曝气与否、废水pH值、反应时间、铁炭质量比、铁水质量比对COD去除效果的影响。结果表明:经过组合工艺处理后,废水刺鼻的气味完全消除,浊度去除率达100%,ρ(COD)值由13050mg/L降至878mg/L,去除率达93.3%,BOD5/COD(B/C)值由0.10提高到0.46,废水的可生化性显著提高。     

高铁盐与亚铁盐混凝除As(Ⅲ)性能的对比研究

为研究不添加氧化剂时,高铁、亚铁盐混凝—过滤法净化低浓度As(Ⅲ)污染饮用水的可行性及对比两种铁盐除As(Ⅲ)性能差异,本试验分别从铁盐投加量、混凝最佳p H值、吸附容量、亚铁氧化去除As(Ⅲ)能力等方面,系统比较了亚铁盐和高铁盐去除As(Ⅲ)工艺性能.结果表明:在相同的试验条件下,高铁盐能够有效净化低浓度含As(Ⅲ)水,其投加量不足亚铁盐的一半,且出水p H波动较小.吸附是混凝除砷过程的主要机理,随铁盐投加量增加,吸附贡献率不断增加,且高铁盐吸附除砷效率始终比亚铁盐高.高铁、亚铁盐絮凝颗粒吸附除As(Ⅲ)的平衡时间为6h,最大吸附量分别为42.445和50.865mg/mg;亚铁盐能够催化氧化进水中40%左右的As(Ⅲ),但吸附效率较差,除As(Ⅲ)效果不及高铁盐.     

乙酰磺胺酸钾废水的预处理工艺优化研究

在确定微电解、Fenton氧化、混凝沉淀各自最佳反应条件的基础上,进一步研究了单独混凝、H2O2强化微电解工艺对废水的处理效果。试验结果表明,单独混凝工艺在最佳条件下COD、NH3-N、TP的平均去除率分别为16.9%、20.1%、59.4%;强化微电解工艺在最佳反应条件下,COD、NH3-N、TP去除率分别为32%、-4.5%、69%。通过对比试验发现,微电解/Fenton氧化/混凝沉淀联合工艺效果最好,COD平均去除率能达到55%。对该化工厂的废水预处理工艺提出改造方案,初步预算了工程改造投资及药剂费用。     

聚硫酸铁强化混凝除锑(V)作用机制探讨

以聚硫酸铁(PFS)为絮凝剂,考察强化混凝去除饮用水源水中五价锑(Sb(V))时原水pH值、PFS投量、共存阴离子(HCO3－和PO43－)及腐殖酸(HA)等对其去除效果影响及作用机制.结果表明,原水pH值对强化混凝过程Sb(V)存在形态及PFS的水解产物有重要影响,表现为较低pH值和较高PFS投量均有利于提高Sb(V)的去除率;由于竞争吸附作用的存在,共存阴离子与HA均对Sb(V)的混凝去除产生负面效应.此外, PFS除Sb(V)过程较为符合准二级动力学模型.     

NaClO氧化水中As(Ⅲ)的实验研究

利用氧化剂将水中的As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ),既可提高去除效果,又可降低毒性。文章以NaClO作为氧化剂进行了氧化As(Ⅲ)的相关实验,实验结果表明:pH在4~11的范围内对NaClO氧化As(Ⅲ)的影响不大,As(Ⅲ)的氧化率随着NaClO的投加量和氧化反应时间的增加而增大,其氧化过程更符合一级动力学过程。结论:NaClO氧化As(Ⅲ)迅速,氧化率基本可达到100%,氧化效果明显。     

饮用水中溴酸盐控制方法和去除技术研究进展

溴酸盐是一种潜在致癌物,通常产生于含溴离子水源水的臭氧消毒过程中,我国和世界卫生组织饮用水标准中规定溴酸盐的最高浓度为10μg/L。重点综述了近7年来溴酸盐生成的控制方法(如优化臭氧投加量、降低溶液pH值、加氨等)以及溴酸盐离子去除技术(如吸附法、还原法、离子交换法、生物法等)的研究进展,并对各种技术的优缺点进行了评述。     

Review on heterogeneous oxidation and adsorption for arsenic removal from drinking water

The long term exposure of arsenic via drinking water has resulted in wide occurrence of arsenisim globally, and the oxidation of the non-ionic arsenite (As(III)) to negatively-charged arsenate (As(V)) is of crucial importance for the promising removal of arsenic. The chemical oxidants of ozone, chlorine, chlorine dioxide, and potassium permanganate may achieve this goal; however, their application in developing countries is sometimes restricted by the complicate operation and high cost. This review paper focuses on the heterogeneous oxidation of As(III) by solid oxidants such as manganese oxide, and the adsorption of As(V) accordingly. Manganese oxide may be prepared by both chemical and biological methods to achieve good oxidation performance towards As(III). Additionally, manganese oxide may be combined with other metal oxides, e.g., iron oxide, to improve the adsorption capability towards As(V). Furthermore, manganese oxide may be coated onto porous materials of metal organic frameworks to develop novel adsorbents for arsenic removal. To achieve the application in engineering works, the adsorbents granulation may be achieved by drying and calcination, agglomeration, and the active components may also be in situ coated onto the porous materials to maintain the oxidation and adsorption activities as much as possible. The novel adsorbents with heterogeneous oxidation and adsorption capability may be carefully designed for the removal of arsenic in household purifiers, community-level decentralized small systems, and the large-scale drinking water treatment plants (DWTPs). This review provides insight into the fundamental studies on novel adsorbents, the development of innovative technologies, and the demonstration engineering works involved in the heterogeneous oxidation and adsorption, and may be practically valuable for the arsenic pollution control globally.     

三种氧化铁吸附水环境中砷的试验研究

采用两种人工合成的氧化铁(针铁矿、水铁矿)和赤铁矿作为吸附剂,对含砷(三价砷及三价五价砷混合液)水进行了吸附试验。结果表明,在初始浓度为1200μg/L的As(Ⅲ)溶液中,水铁矿的吸附效果最好,针铁矿和赤铁矿吸附效果较差;在初始pH为7,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)摩尔比为1:1的混合液中时,三种铁矿对总砷的吸附效果均随着As/Fe摩尔比的增大而减小;在A(sⅢ)和As(Ⅴ)摩尔比为1:1的混合液中,吸附总砷效果最好的是针铁矿,水铁矿次之,赤铁矿的吸附效果最差;A(sⅤ)的存在对除砷效果有一定的影响,三价砷和五价砷共存时,三种铁矿对其吸附具有一定的选择性。     

河口沉积物对砷的吸附性能及影响因素

对比分析了砷在辽东湾营口河口外侧近海域沉积物和河口内侧河流段沉积物上的含量和吸附行为,并探讨了主要影响因素.结果表明,海域沉积物和河流段沉积物中As含量分别为7.5和4.0 mg/kg,相对于As的效应临界浓度TEL值7.2 mg/kg,海域沉积物中有一定的As污染.河口外侧近海域沉积物由于铁锰铝等金属和有机质含量较高...     

多功能高铁酸盐去除饮用水中砷的研究

利用高铁酸盐的氧化絮凝双重水处理功能,取代氧化铁盐法,对其氧化除砷效果进行了评价.考察了高铁酸盐除砷的适宜pH值范围、氧化时间和絮凝时间,定性和定量分析了盐度、硬度等因素对高铁酸盐除砷效果的影响.结果表明,高铁酸盐与砷浓度比为15∶1,最佳pH为5.5～7.5,适宜的氧化时间为10min,絮凝时间为30min,处理后的水样中砷残留量可达到国家饮用水标准;盐度和硬度不干扰除砷过程.与传统的铁盐法和氧化铁盐法对比,此方法简便,高效,无二次污染,更有利于饮用水的清洁化除砷.     

Bacterial community succession during the enrichment of chemolithoautotrophic arsenite oxidizing bacteria at high arsenic concentrations

To generate cost-effective technologies for the removal of arsenic from water, we developed an enrichment culture of chemolithoautotrophic arsenite oxidizing bacteria (CAOs) that could effectively oxidize widely ranging concentrations of As(III) to As(V). In addition, we attempted to elucidate the enrichment process and characterize the microbial composition of the enrichment culture. A CAOs enrichment culture capable of stably oxidizing As(III) to As(V) was successfully constructed through repeated batch cultivation for more than 700 days, during which time the initial As(III) concentrations were increased in a stepwise manner from 1 to 10-12 mmol/L. As(III) oxidation activity of the enrichment culture gradually improved, and 10-12 mmol/L As(III) was almost completely oxidized within four days. Terminal restriction fragment length polymorphism analysis showed that the dominant bacteria in the enrichment culture varied drastically during the enrichment process depending on the As(III) concentration. Isolation and characterization of bacteria in the enrichment culture revealed that the presence of multiple CAOs with various As(III) oxidation abilities enabled the culture to adapt to a wide range of As(III) concentrations. The CAOs enrichment culture constructed here may be useful for pretreatment of water from which arsenic is being removed.