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砷是一种剧毒的物质,对人类的身体健康带来了巨大的风险,而且随着地下水地表水砷污染的日益加剧,人们对于砷污染问题也越来越重视,我国将《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中饮用水中砷的标准限值从不超过0.05mg/L提高到不超过0.01mg/L。这对于现有饮用水除砷是一项挑战,寻求更加高效经济的除砷技术也显得十分必要。 在水环境中砷一般以As(III)和As(V)的形式存在。与As(V)相比,As(III)毒性更强、更不稳定。并且,As(III)在自然状态下氧化成五价砷的速度很慢。因此,在处理前将As(III)氧化为As(V)是强化去除水中砷的有效途径。 本文利用KMnO4的强氧化性,将水体中的As(III)氧化成As(V),再用FeCl3混凝剂去除水体中的砷。对比了KMnO4投加前后对于除砷效果的不同。并控制不同的KMnO4投加量,FeCl3投加量,确定最佳的药剂投加量;控制不同的pH值,氧化时间,絮凝时间的确定最佳的预氧化混凝除砷的工艺条件;并且探讨的在自然水体pH6-8时磷酸根、硅酸根、氯离子、硫酸根离子、钙离子等共存离子对除砷效果的影响。 通过上述实验,结果显示利用KMnO4预氧化可以强化FeCl3的除砷效果,且处理后水样中残留的砷铁锰均符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的出水标准,具体结论如下: (1)相较于三氯化铁对于 As(III)的去除,用高锰酸钾强化后,去除效率的到了大幅度的提高;对于高锰酸钾强化三氯化铁除砷工艺,在 pH4-9的范围内,随着 pH的增大,出水铁锰砷的含量均减小,且在 pH=6-9时,无论是砷,还是铁锰,都有一个较高的去除水平,且出水均能达到水质标准。 (2)高锰酸钾的氧化具有高效性和快速性,2min足以将As(III)完全氧化;铁锰的协同除砷能力也很快速,在5min时,已基本能将砷吸附在其表面,但絮体细小,在工程中不易被过滤,因此,延长至20min时,便能得到紧致密实的较大絮体沉淀,有助于泥水分离。通过对调整高锰酸钾和三氯化铁投加量的,检测除砷效果,发现对于初始浓度为0.1mg/L的低浓度含砷水来说,1mg/L的铁和0.1mg/L的锰足以将其取出,且出水的铁、锰、砷含量均达到国家水质标准。 (3)在水中共存离子的阴离子中,磷酸盐和硅酸盐对于该工艺除砷具有较大的抑制作用,在pH=6时表现并不明显,但在中性、碱性溶液时,极大的抑制了砷的去除,且使得在磷酸盐,硅酸盐含量较大时,铁、锰的出水亦不能达标;氯离子和硫酸根离子对于该工艺的影响并不大;钙离子虽然对于砷的去除影响不大,但是它有助于混凝后的沉淀,可使得沉淀的絮体较大切紧致密实。 (4)地下水中Fe(II)与As(III)通常是共存的,当原水中在Fe(II)含量较低的时候,可以通过改工艺直接去除,但当原水中 Fe(II)在含量较高的时候,需增大高锰酸钾的投加量,并减少三氯化铁的投加量,才能使出水的砷、铁、锰均达到出水的水质标准。