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随着含砷金属矿物的开采及有色金属冶炼的发展及含砷化学制品的使用,大量的砷污染物进入环境,破坏生态系统,给人类造成了很大的危害。国内外针对砷污染问题已经开展了不少研究,但是仍存在砷的迁移转化机制不明确、长期治理效果不理想等问题。本实验采用纳米铁、碳纳米材料、黏土材料作为吸附材料处理含砷废水,并通过考察吸附材料投加量、pH、反应时间、反应温度等影响因子对吸附效果的影响,确定几种吸附材料的最佳吸附条件。同时以南华县化工厂历史遗留砷渣为研究对象,采用铁盐等作为稳定剂进行稳定化处理,选择“硫酸-硝酸”浸出法对砷的稳定化效果进行评价,考察稳定剂的种类、投加量、pH、砷渣粒度、反应时间、反应温度等影响因子对稳定化实验的影响,确定药剂稳定化的最佳药剂和最佳稳定化条件。最后结合BET、FT-IR、XRD、SEM等仪器进行物相分析,探讨砷的液固相迁移转化及稳定机制,为环境中砷的治理提供实验数据基础和理论依据。实验结果表明:纳米铁、碳纳米材料、铁改性麦饭石粉末对水中的砷均有很好的去除效果,改性石墨烯>改性碳纳米管>纳米铁>改性麦饭石。纳米铁的最佳吸附条件为:投加剂量0.5g/L,pH=6,吸附时间1h,反应温度35℃,去除率在99%以上。改性石墨烯的最佳吸附条件为:投加剂量0.1g/L,pH=7,吸附时间1h,反应温度35℃,去除率接近100%。改性麦饭石最佳吸附条件为:投加剂量2g/L,pH=5,吸附时间2h,反应温度35℃,去除率在97%以上。几种材料的吸附都很迅速,在20min内均能达到接近饱和的吸附量,最佳反应酸碱度均为微酸性条件,最佳反应温度均为35℃。砷渣的粒度对砷的浸出有一定的影响,当粒径小于1mm时,砷的浸出浓度随着粒径的减小而迅速增大,这说明粒径越小的砷渣相对含砷量越高,砷也容易迁移转化。铁盐、铝盐、镁盐对砷均有一定的稳定效果,其吸附效果顺序为铁盐>铝盐>镁盐。铁盐中三价铁的稳定效果优于二价铁,且以Fe(NO3)3为最优。确定最佳的实验条件为:Fe/As摩尔比为1,pH=6时,常温下稳定化1h后,砷浸出浓度低于2.5mg/L且基本达到稳定,达到安全填埋的要求。本研究通过RT-IR、XRD、SEM、BET等表征手段对吸附材料和砷渣进行物相分析,观察其形貌特征、结晶状况及微观形貌,探讨砷的稳定机制。砷可能的稳定机制为:(1)沉淀作用,游离的铁离子与砷酸离子直接反应生产难溶性砷铁化合物;(2)非专性吸附作用,液相中,多孔吸附材料负载铁盐后表面带正电荷,与砷酸阴离子通过静电引力而吸附,固相中砷渣添加铁盐作为稳定剂后,形成的铁氢氧化物等表面带正电荷与砷酸阴离子之间通过静电引力而吸附;(3)专性吸附作用,固相和液相中的铁盐生成铁氢氧化物,吸附砷酸根、亚砷酸根等,取代铁氢氧化物表面多核配位基络合离子的-OH、-OH2基配位体,通过配位作用生成非晶态的砷酸铁沉淀。本研究对铁盐对砷的液固相迁移转化及稳定机制具有一定的借鉴作用,对砷的实际治理应用具有一定的指导意义。