世界上许多地区都存在地下水砷污染问题,长期使用砷含量超标的水会导致皮肤癌和各种内脏癌症,严重威胁人体健康。如何高效地去除污染水中的砷,是安全饮用水供给要解决的重要问题之一。天然水中的砷主要是无机的三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ)),其中As(Ⅲ)比As(V)毒性更大,更难去除。本论文提出了一种新的以钛盐为混凝剂的紫外光催化氧化混凝方法。研究这种方法氧化及高效去除As(Ⅲ)的效能,并提出了硫酸钛紫外光催化混凝氧化As(Ⅲ)的机理。同时以铁盐为混凝剂,研究了铁盐水解初期沉淀物的粒径和Zeta电位对铁盐混凝-过滤去除As(Ⅲ)和As(V)的影响。研究结果表明,以硫酸钛为混凝剂的UVC (λ=254nm)紫外光催化氧化混凝(UVC/Ti(SO4)2混凝)可以在短时间内有效地将As(Ⅲ)氧化成As(V),并能在pH=4-6时高效地将其去除。As 3d XPS分析表明,pH=5时,在UVC/Ti(SO4)2混凝去除As(Ⅲ)时产生的沉淀物表面,84.7%的砷是以As(V)的形态存在的。UVC/Ti(SO4)2混凝过滤后,滤液中剩余的砷都是氧化态的As(V)。在pH=4-6, As(Ⅲ)初始浓度为200μg/L,混凝剂投量中等(10mg/L)时,UVC/Ti(SO4)2混凝-微滤几乎可以将As(Ⅲ)完全去除(>99%)。由于As(Ⅲ)被氧化成As(Ⅴ), pH=5时,UVC/Ti(SO4)2混凝-微滤对As(Ⅲ)的去除率显著大于单独Ti(SO4)2混凝-微滤对As(Ⅲ)的去除率,这种优势在混凝剂投量较低(2.5mg/L)时更明显。在As(Ⅲ)初始浓度为10～1000μg/L范围内,UVC/Ti(SO4)2混凝对As(Ⅲ)的去除率受As(Ⅲ)初始浓度的影响较小。pH=5时,硅酸盐对UVC/Ti(SO4)2混凝-微滤去除As(Ⅲ)的影响较小,磷酸盐对UVC/Ti(SO4)2混凝-微滤去除。As(Ⅲ)的影响较大,增加混凝剂投量可以减少硅酸盐和磷酸盐对As(Ⅲ)去除的影响。pH=7时,Ca2+和Mg2+通过压缩双电层作用明显降低了Ti(SO4)2水解沉淀物的负电位,从而减小了As(V)与Ti(SO4)2水解沉淀物之间的静电斥力,提高了UVC/Ti(SO4)2混凝-微滤对As(Ⅲ)的去除率。单独UVC紫外光对As(Ⅲ)的氧化效率较低(在反应21min后,仅为4.1%),由此表明UVC/Ti(SO4)2混凝对As(Ⅲ)的高效氧化不是由于紫外光的单独氧化作用。通过对UVC/Ti(SO4)2混凝去除As(Ⅲ)时产生的沉淀物的Ti 2p XPS能谱分析表明,As(Ⅲ)的氧化也不是由As(Ⅲ)不Ti(Ⅳ)之间的直接电子转移实现的。通过对羟基自由基捕获剂(TBA、MeOH)、空穴捕获剂(Ⅰ-)以及电子捕获剂(Cu2+)对UVC/Ti(SO4)2混凝氧化去除As(Ⅲ)的影响的研究,结果表明As(Ⅲ)的氧化机理主要包括羟基自由基(OH·)及过氧自由基(HO2·/O2·-)的作用。研究进一步表明,与UVC/Ti(SO4)2混凝类似,UVA/Ti(SO4)2混凝(λ=365nm)也是一种有效的As(Ⅲ)氧化去除方法。对UVA/Ti(SO4)2混凝去除As(Ⅲ)的研究结果表明,在pH=4-6, As(Ⅲ)初始浓度为200μg/L,混凝剂投量较低(5mg/L)时,UVA/Ti(SO4)2混凝-微滤对As(Ⅲ)的去除率大于96.1%,显著大于相同条件下单独Ti(SO4)2混凝-微滤对As(Ⅲ)的去除率(<68.7%)。pH=7～10时,UVA/Ti(SO4)2混凝-微滤对As(Ⅲ)的去除率下降。砷氧化态分析结果表明,UVA/Ti(SO4)2混凝-微滤后滤液中剩余的砷都是As(V)。在pH=8～10范围内,SO42-的存在降低了UVA/Ti(SO4)2混凝-微滤对As(Ⅲ)的去除率。F-的存在在pH=4～10范围内均使UVA/Ti(SO4)2混凝-微滤对As(Ⅲ)的去除率有所降低,降低程度在pH=4时最大。本论文同时也对铁盐水解初期沉淀物的粒径和Zeta电位对铁盐混凝-过滤去除As(Ⅲ)和As(V)的影响进行了系统的研究。结果表明,pH=5～10时,铁盐水解初期形成的沉淀物的颗粒粒径都在胶体范围内(4-755nm)opH小于7时,颗粒带正电,pH大于7时,颗粒带负电。由于在pH=5～10范围内As(Ⅲ)主要以不带电的中性分子形式存在,As(Ⅲ)与铁盐水解沉淀物之间不存在静电力的作用,铁盐水解沉淀物的Zeta电位对铁盐混凝-过滤去除As(Ⅲ)没有影响。而在pH=5～10范围内As(V)以带负电的氧化阴离子形式存在,As(V)与铁盐水解沉淀物之间的静电力作用对铁盐混凝-过滤去除As(V)影响较大。在铁盐水解沉淀物的Zeta电位为正(pH=5～7)时,As(V)与颗粒之间的静电引力促进As(V)在颗粒表面的吸附,As(V)的去除率达到最大。颗粒的负电位较大时(pH=8～10), As(Ⅴ)与颗粒之间的静电斥力阻碍As(V)的吸附,使As(V)的去除率明显下降。在本研究的pH范围内,含砷的铁盐水解沉淀物颗粒都可以被微滤和砂滤去除,颗粒粒径对铁盐混凝-过滤去除As(Ⅲ)和As(V)没有影响。pH=5～10时,增加一价电解质(NaCl)浓度或加入二价电解质(Ca(OH)2、 MgCl2)均会通过压缩双电层作用使FeCl3水解沉淀物的颗粒粒径显著增加。增加一价电解质浓度对FeCl3水解沉淀物的Zeta电位影响较小,而加入二价电解质显著减小了pH=8～10时FeCl3水解沉淀物的负电位。增加一价电解质浓度对FeCl3混凝-过滤去除As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的影响较小。加入二价电解质对As(Ⅲ)的去除影响较小但明显增加了pH=8～10时As(Ⅴ)的去除率。加入HA时,FeCl3水解沉淀物的等电点由pH=7减小到pH=6。在pH=7～10时,HA的存在增加了FeCl3水解沉淀物的负电位。HA的存在使铁盐混凝-过滤去除As(Ⅲ)的效率在pH=5～10范围内均有所降低。在pH=5～8时,HA对As(Ⅴ)去除率的降低程度随着pH的升高而增大。混凝去除砷的两种机理-吸附和共沉淀-的相对重要性取决于溶液pH。