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砷是一种有毒元素,饮用水中砷含量超标会引起皮肤、肝脏、肾脏等很多器官的癌变,近年来地方性砷中毒事件的频发使其备受关注,因此有必要开发一种经济、可行的除砷技术。本文采用三种商用活性炭N1、N2和N3分别吸附去除水中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ),动力学实验结果表明,As在三种活性炭上的吸附行为均服从假二级动力学吸附,其中N1吸附As初始速率相对较快,为0.405 mg/(g·h);等温线实验结果表明,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在N1和N2表面的吸附为Langmuir吸附,而在N3表面的吸附为Freundlich吸附,其中N1对As(Ⅲ)的饱和吸附能力为3.69mg/g,明显高于N2(1.97mg/g)和N3(0.54 mg/g);而其对As(V)的饱和吸附能力为2.88mg/g,也明显高于N2(1.50mg/g)和N3(0.58mg/g),因此,从初始吸附速率和吸附能力角度看,N1都表现出一定的优势。As(Ⅲ)在N1上的吸附是自发的放热过程,以物理吸附为主,同时伴有化学吸附;溶液pH值的变化可改变As(Ⅲ)在水中的存在形式和活性炭表面的电荷形态,随着pH值的升高,As(Ⅲ)在N1上的吸附能力先增大后减小,其最佳吸附pH值是6(吸附量为4.048mg/g);进一步研究表明,Na+、Cl-的引入可与As(Ⅲ)发生竞争吸附,导致As(Ⅲ)在N1上的饱和吸附能力随着离子强度的增大逐渐较小;此外,水中共存Fe2+也影响As(Ⅲ)的吸附过程,随着Fe2+浓度的逐渐增加,其在活性炭上的吸附可为As(Ⅲ)提供一定的吸附位,使得As(Ⅲ)在N1上的饱和吸附能力先增大后趋于稳定。As(Ⅴ)在N1上的吸附同样是自发的放热过程,以物理吸附为主,同时伴有化学吸附;随着pH值的升高,As(V)在N1上的吸附能力先增大后减小,其最佳吸附pH值是7(吸附量为2.931mg/g);另外,As(V)在N1上的吸附能力随着离子强度的增大先增大后减小,电荷屏蔽效应是离子强度较小时饱和吸附量逐渐增大的原因,而新引入的Na+、Cl-与As(Ⅴ)的竞争吸附在离子强度较大时起主要作用;而Fe2+浓度的逐渐增大使As(Ⅴ)在N1上的吸附能力逐渐增大,活性炭表面的铁盐与As(Ⅴ)较强的结合能力是其吸附量大幅提高的主要原因。结合活性炭表面性质表征结果和活性炭吸附砷过程的影响因素分析,砷在活性炭表面的吸附可能主要基于静电作用和物理吸附作用原理,但对As(Ⅴ)而言,加入Fe2+后化学吸附是其吸附量成倍增加的主要原因。柱穿透曲线研究表明,随着柱高度的增加,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附量逐渐降低,穿透时间逐渐延长。柱高度由5cm增加到20cm时,As(Ⅲ)的饱和吸附量由8.153mg/g下降到4.076 mg/g,穿透时间由6天延长到12天;As(Ⅴ)的饱和吸附量由5.435mg/g下降到2.718mg/g,穿透时间由4天延长到8天。但是与静态实验相比,穿透实验吸附能力有很大提高。