不同载体的除砷吸附剂研究进展
胶体对砷的吸附作用及其影响因素研究现状与进展-黄臣臣
胶体对砷的吸附作用及其影响因素研究现状与进展（黄臣臣2016021377）摘要：砷因其具有极强的毒性和致癌作用引起全世界的关注。
土壤胶体由于其独特的性质，是土壤环境中重要的污染物吸附和运输载体，对砷的分配和运移起到关键的作用。
因此，本文主要从土壤胶体的基本性质；不同形态As的吸附；影响As吸附的因素，如pH、Eh、土壤有机碳，重点分析共存离子对As的吸附作用；As吸附研究中应用的技术和模型，如傅里叶红外光谱、表面络合模型等几个方面，对共存离子对砷在土壤胶体上吸附的影响进行论述。
由于实验控制条件的差异，各个因素对砷在胶体上的吸附影响研究结果不同，大部分学者认为磷酸根、硅酸根、硝酸根等共存离子会与磷酸产生竞争作用而降低其吸附量，但仍有研究表明，共存离子对胶体结合态砷没有影响，由此可见，要清楚其中缘由，还需要结合室内室外、微观及宏观实验进一步深入研究。
关键词：土壤胶体砷共存离子竞争吸附红外光谱Abstract：As is of concern byall over the world due to its highly toxic and carcinogenic . Soil colloids is an important pollutants adsorption and carrier in soil environmentbecause of its unique characteristics, which play a key role in the arsenic distribution and migration. Therefore, this article mainly discuss the basic properties of soil colloid, adsorption of different forms of As. The factors that influence the adsorption of As, such as pH, Eh, soil organic carbon, mainly focuses on the analysis of coexisting ions on As adsorption. Moreover, topics for technology and model application in the study of arsenic adsorption are also given, such as Fourier transform infrared spectroscopy and surface complexation. The essay tries to expound the effects of concomitant ions on the As adsorption process in soils colloid from the above-mentioned several aspects. Due to the differences of the experimental conditions, the influence of various factors on the adsorption of arsenic on colloids is different. Most scholars believe that the phosphate, silicate, nitrate and phosphate coexistions will have competitive effects and reduce its adsorption capacity, but coexisting ions have been found to be limited or insignificant. Thus, it is necessary to do some further research combine indoor and outdoor, micro and macro experiments tounderstand the reasons.Keywords: soil colloids, arsenic, coexisting ions, competitive adsorption, infrared spectroscopy1.引言砷具有极强的毒性和致癌作用，无机As(Ⅲ)和As(Ⅴ)被认为是一级致癌物质。
饮用水中砷去除技术的研究现状与展望
饮用水中砷去除技术的研究现状与展望摘要：近年来，水体砷污染已成为一个全球性的环境问题，采取有效的方法去除饮用水中的砷已受广泛关注。
文章重点综述了各种去除饮用水中砷的技术方法，包括混凝沉淀、吸附、离子交换生物技术、压力膜技术等，并就目前饮用水除砷技术的现状提出了展望。
关键词：砷污染，饮用水，吸附，离子交换，除砷1前言砷在饮用水中通常以无机砷离子的形式存在，其中2种最主要的价态分别是A(Ⅲ)和A(V)。
砷化合物有剧毒，容易在人体内累积，造成慢性砷中毒。
长期饮用含高浓度无机砷的水的人群易患有皮肤病、周围血管病、高血压以及癌症等疾病[2]。
近年来，在一些国家，尤其是在孟加拉国、中国以及蒙古的饮用水源中均发现能导致人体急慢性中毒的砷。
我国新修订的生活饮用水卫生标准(GB5479—2006)规定，从2007年7月113起，饮用水中砷的最大允许浓度从50g/L降低为10μg/L。
据调查，按照新的生活饮用水卫生标准，中国水砷中毒危害病区的暴露人数高达1500万之多，已确诊患者超过数万人。
因此，研究符合中国国情的饮用水除砷技术就显得尤为重要。
为此，本文综述了近年来国内外饮用水除砷技术的研究现状，并指出了其中存在的问题和今后的研究方向。
2饮用水中砷去除的技术方法自然水系中，存在有机砷和无机砷。
其中无机砷主要以A3+和A5+存在，具体存在形式取决于水体的氧化还原电位和pH。
在氧化环境如地表水中，砷主要以五价态存在，如(H2AO4-，HAO42-)；在还原环境如地下水中，则主要以三价砷(如H3AO3)存在。
有机砷的主要存在形式是甲基胂酸(DMA)和甲基胂酸(MMA)。
其中，DMA是暴露在机砷环境中的动物和人类的主要代谢产物。
有机砷和无机砷在一定条件下可以相互转化，厌氧条件下，砷酸盐通过甲烷菌中甲基钴氨素作用，此时砷酸盐被还原，同时甲基化而生成二甲基胂酸[3]。
目前砷的去除有多种方法，其中混凝沉淀、吸附、离子交换、生物技术、膜法等是主要方法。
一种新型砷吸附剂的制备与性能研究
脂可将水 中 １ ｇＬ的砷含量 降至 ００ ｍ ／ ｍ／ ．１ ｇＬ以下 ， 并可用稀盐酸再生 ， 再生率达 ９ ％。 ４
关键词 ： 砷 树脂 螯合树脂 吸附 吸 剂
水 中含 砷 是 一 种 重 要 的 污 染 物 ， 造 成 人 类 患 肺 是
采用硝 酸银滴定法测定水 中氯根离子 ；
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去 离 子水 ， 自制 。
１２分析方法 ．
采用 Ａ Ｄ Ｃ光 度 法 测 定水 中砷 含 量 ； ￣Ｄ
维普资讯
２Ｏ Ｏ６年 ６月
一 种 新 型 砷 吸 附剂 的制 备 与性 能 研 究
４１
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图 １ ＦＣ３ 度 对 Ｄ ０ 除 砷 的 影 响 ｅｌ浓 ４１
图 ２ １０ ） １除砷 与 ＦＣ３ 泡 时 间 的关 系 ４ ｅ ｌ浸
２２ Ｆ（ 改 性 Ｄ ０ 树 脂 除 砷 ．．ｅ Ⅲ） ４１
２ １ Ｆ（ １改 性 Ｄ ０ 整合 树 脂 的制 备 ．．ｅ Ｈ） ４１ ２ １ １树 脂 的 预处 理 ．． ． 连 续 用 乙 醇 、％Ｎ Ｏ ５ Ｈ １ 去 离 子 水 将 １ ０ ５ ａ Ｈ、％ Ｃ 和 ） １ ４ 螯 合 树 脂 洗 涤 到 洗 脱 液 的 ｐ 为 ６ 然 后 将 Ｄ ０ 螯 合 Ｈ 。 ４１ 树 脂 和 ５ 树 脂 体 积 的 １％ Ｆｃ 倍 ０ ｅｂ溶 液 在 室 温 下 于 恒 温 水 浴 内恒 温 并 以 １０／ ｉ 拌 进 行 反 应 ８ ０ ｒｒｎ搅 ａ ｈ后 ， 去 离 用 子水洗至检测不出金属离子为止。 ２ １２树 脂 的活 化 处 理 ．．． 将 树 脂 和 ５倍 树 脂 体 积 的 １％ｒＣ ０ ｅ ｈ溶 液 在 室 温下 用恒 温水 浴 锅 恒 温 ， 用 搅 拌 机 以 １５次／ ｉ 拌 反 并 ０ ｍｎ搅 应 ８ 后 ， 去 离 子 水 洗 至 检 测不 出金 属 离 子 为 止 。 ｈ 用 ２ １３ 树 脂 的 最 佳 改 性 条 件 ．． ．
载铝多孔沸石的制备及其对水中砷的吸附研究
（． １ 北京师 范大学水科 学研 究院，水沙科 学教 育部重点实验室 ，北京 １０ ７ ０８５
２ ．北京师 范大学核科 学研 究院，北京 １０ ７ ） ０ ８５
吸附剂及其研究现状
待于进一步研究，但由于其具有操作方便且效率高，能耗低，处理
对象所受局限性较小，若处理工艺完善，可避免二次污染等优点， 是一种发展潜力较大的方法。
• 中科院山西煤化所在活性炭上担载金属制备出双功能吸附--催化剂，使得所
吸附的有机物在较低温度下便能被氧化分解，且氧化速率显著加快。活性炭 吸附--原位催化芳香化合物不仅使有机物的去除耗能较少，而且还可以有效 的减少活性炭在高温时的烧蚀和异地氧化时频繁装卸造成的损耗，有望在该 领域成为一种经济有效的再生散在水介质中，在较温和的条件下就具有较高的反应性能，可以用比
较简单的方法将其改性和转化；淀粉还极易被酸或酶部分或全部水解成低聚 糖或单糖，这些水解产物又可进一步衍生成更多的有机化合物。 而且淀粉资 源丰富、 价格低廉，因此世界各国都十分重视对淀粉的研究、开发和利用。 淀粉衍生物在水处理中的应用主要是作为重金属离子、CrO42-以及酚类物质的 吸附剂，此外还可作为染料废液处理剂。
4 、改性纤维素类吸附剂
•
纤维素是地球上最丰富的、可以恢复的天然资源， 具有价廉、 可降解并对环境不产生污染等优点，纤维 素的化学改性研究大致可归结为三个主要方向： （1）利用一般酯化和醚化的方法； （2）利用有机化学改性的方法； （3）利用接枝共聚的方法。 目前改性纤维素类吸附剂主要用于去除水体中的 Cu2+、Mn2+、 Co2+、 Fe3+、 Pb2+、 Hg2+、 Cd2+等重金属 离子以及印染废液中的直接染料、酸性染料等阴离子型染料，并均取得很好地处理效果，而且容易脱附再 生。 但是，纤维素吸附剂多为粉状或微粒状，孔结构不理想，限制了其使用。而球形纤维素吸附剂不仅具有疏 松和亲水性网络结构的基体，可以控制孔度、粒度，并具有比表面积大、通透性好和水力学性能好等优点， 易于处理并适合柱上操作，已引起了国内外很多科研工作者的兴趣。
砷污染水体中砷的迁移和转化机理研究
砷污染水体中砷的迁移和转化机理研究随着工业化和城市化的发展，地下水、河流、湖泊等自然水体中的砷污染问题日益突出。
砷是一种有毒重金属，容易被人体吸收，对人体健康和生态环境都有很大影响。
因此，砷污染水体中砷的迁移和转化机理的研究变得越来越重要。
一、砷在水环境中的形态和迁移转化砷在水环境中主要以四种形态存在：无机砷(V)、无机砷(III)、有机砷和元素砷。
其中，无机砷(V)、无机砷(III)占主导地位，有机砷和元素砷相对于前两者来说含量极少。
在水体中，砷主要通过化学沉淀、微生物还原、离子交换等方式实现迁移转化。
其中，化学沉淀是一种重要的砷去除方式，通过添加沉淀剂使污染水体中的砷与沉淀剂结合而沉淀下来。
而微生物还原则是指通过微生物作用将无机砷(III)还原为元素砷或有机砷，从而达到去除砷的效果。
离子交换是指通过离子交换树脂、纳米材料等吸附剂将水中的砷离子吸附下来，达到去除砷的效果。
二、常见砷污染水体中砷的迁移和转化机理1、土壤-水界面砷的转移土壤-水界面砷的转移主要包括土壤沉积物-水相界面和土壤矿物-水相界面两个方面。
研究表明，土壤矿物和有机物对砷的吸附能力比较强，而沉积物中含有大量的砷，也会对水体中的砷起到吸附作用。
因此，土壤-水界面的砷迁移主要是通过吸附作用实现的。
2、湖泊中砷的分配湖泊中砷主要分布在底泥、水体中和悬浮颗粒物中。
其中，底泥是湖泊中固态相中砷的主要载体，其砷含量一般较高。
湖泊中悬浮颗粒物中的砷含量相对较低，但是它们对水体中砷的迁移和转化具有重要意义。
因为它们能够在水体中吸附砷，或者在水体中被化学反应转化成其他形态的砷。
3、地下水中砷的迁移和转化地下水中砷的迁移主要是通过以下途径实现的：砷在水体中的迁移和转化主要受到地下水流动速度、岩石和地下水之间的化学作用以及水体成分的影响。
研究表明，地下水中砷主要以重金属氧化物的形式存在，砷在地下水中的浓度受到季节变化、地层埋深等多种因素的影响。
三、砷污染水体中砷的治理在砷污染水体中，针对不同形态的砷，治理方法也不同。
铝改性SBA-15介孔材料在砷吸附去除中的应用及吸附机理
铝改性SBA-15介孔材料在砷吸附去除中的应用及吸附机理全球水体中砷污染的形势已十分严峻,开展砷污染水体的治理工作已刻不容缓。
吸附法是水体中砷污染去除的一种重要手段,具有经济安全、简单易行、吸附效果好、不产生或很少产生二次污染、环境友好等优点,因而受到相关人士的普遍关注。
SBA-15由于其规整的介孔孔道、较高的比表面积和合适的水热稳定性等优点而非常适用于吸附剂体系。
但纯SBA-15的表面是电中性和化学惰性的,不具备吸附砷的能力,必须对其进行改性以提高砷的吸附性能。
考虑到活性氧化铝对砷的高效吸附性能,本论文将着重考察铝的掺杂对SBA-15的改性(Al-SBA.15),系统研究了介孔Al-SBA-15对水溶液中As(V)的吸附行为和吸附特征,考察了焙烧温度和铝负载量对A1-SBA-15材料微观结构和物理化学性质的影响,及与As(V)吸附的关联,在此基础上深入的研究了Al-SBA-15上As(V)吸附的机理。
本研究所取得的结论(成果)归纳如下：1.A1-SBA-15对As(V)的吸附中,铝氧化合物才是As(V)去除的活性吸附物种,SBA-15起载体的作用,它较大的比表面积和孔体积有利于铝氧化合物的高度分散以提供更多的活性位,而且其规整的介孔孔道有利于吸附质五价砷离子(或分子)的顺畅通行。
Al-SBA-15材料上存在不同铝配位环境的铝氧化合物(A1O6, A105, AlO4, AlO3),这些铝氧化合物可产生数量巨大的终端A1-OH功能基团和不同的酸性中心,正是这些终端Al-OH和酸性中心共同组成了Al-SBA-15上As(V)吸附的活性中心。
2.考察了焙烧温度对Al-SBA-15吸附剂样品物理化学性质的影响,及与As(V)吸附的关联,得出最佳的焙烧温度是400℃。
焙烧是吸附剂制备中一个重要的环节,它有效地促使铝硝酸铝前驱体的完全分解,保证了Al-SBA-15材料上铝氧化合物的成功形成。
高温煅烧一方面导致了Al-SBA-15材料比表面积和孔体积的严重下降,和介孔孔道的部分坍塌；另一方面不仅促使了终端Al-OH的脱羟基脱水反应,而且使A104上的Br(?)nsted酸性质子的直接断裂或与临近的-OH发生不完全脱水反应,从而使铝往低配位环境转化,使Al-SBA-15材料的酸性中心数量下降。
砷污染治理及其资源化的研究
3、推广清洁生产技术
在工业生产领域推广清洁生产技术，减少含砷废水、废气和废渣的排放。加 大对燃煤行业脱硫脱硝技术的研究和应用，降低砷在烟气中的含量。同时，加强 采矿、冶金、化工等行业的废水处理和循环使用，降低砷的排放。
4、加强环保意识
通过宣传教育、知识普及等方式，提高公众对砷污染治理的环保意识。支持 社会组织参与砷污染治理，发挥社会监督作用。同时，加强企业环保文化建设， 推动企业自觉履行环保责任。
总之，砷污染治理及其资源化研究具有重要的现实意义和理论价值。通过深 入研究和探索，有望为解决砷污染问题提供更加有效的解决方案，实现环境保护 和可持续发展的双重目标。快速发展，砷污染问题日益严重。砷是一种有毒元素，对 人体和环境具有极大的危害。因此，研究砷污染治理及砷资源回收利用的清洁生 产新技术具有重要意义。本次演示将介绍近年来砷污染治理和砷资源回收利用的 研究进展，并探讨新的清洁生产技术在其中的应用前景。
4、资源回收技术：资源回收技术通过将废液中的砷进行回收利用，实现资 源的有效利用。该技术包括离子交换、萃取等方法，具有降低处理成本、提高资 源利用率等优点。
结论
砷污染治理及砷资源回收利用的清洁生产新技术研究具有重要的现实意义和 广阔的应用前景。通过对新技术的不断研究和优化，可以进一步提高砷污染治理 的效果和效率，降低处理成本，减少对环境的影响，同时实现资源的有效利用。 随着科技的不断发展，相信未来的砷污染治理和砷资源回收利用技术将更加环保、 高效、经济，为人类和环境的可持续发展做出更大的贡献。
我国砷污染现状与治理砷建议
随着我国工业化和农业现代化的快速发展，砷污染问题逐渐引起人们的。砷 是一种有毒元素，对人体和生态环境都具有极大的危害。本次演示将围绕我国砷 污染现状与治理砷建议展开讨论，以期为相关研究和治理工作提供参考。
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吸附效果最好遥 Veronique Lenoble 等以 KMnO4 氧化能力为基础袁 以树脂为原料袁合成了 R-MnO2袁As渊芋冤和 As渊吁冤的最大容量分 别为 0.7 和 0.3mmol / g遥 Qiong Du 等将铁氧化物和阴离子交换树 脂 N-S 的吸附特性相结合袁 制备了双功能树脂负载的纳米零价 铁复合材料袁 复合材料可在环境条件下高效地将毒性更强的 As 渊III冤氧化成毒性较低的 As渊V冤袁而不需要贵金属遥
2 矿物
天然矿物产量大袁资源丰富袁廉价易得袁因此越来越多的被 人们研究应用袁常见的矿物有沸石尧凹凸棒石尧硅藻土等袁其中对 沸石的研究更为广泛遥 Chil-Sung Jeon 等通过柱实验研究了砷在 铁包覆沸石渊ICZ冤上的吸附袁ICZ 对砷的吸附容量为 0.68mg / g曰将 2.0mg / L 砷连续通过填充有 11.7g 材料的柱子袁速率为 30mL / h袁 流出物中砷浓度为 0.01mg / L 的突破发生在 300BV遥 Kun Wu 等 研究了铁-锰涂层硅藻土去除砷袁原位再生后对砷的吸附能力提 高袁在三次循环后突破床体积从 550 增加到 760 个 BV遥
叶资源节约与环保曳 2019 年第 10 期
不同载体的除砷吸附剂研究进展
李培 （东北师范大学环境学院 吉林长春 130117）
摘 要院在众多除砷方法中袁吸附法以方便尧安全尧不产 生二次污染尧不添加大量化学试剂被广泛应用袁因此制备价 格低廉袁吸附再生效果好袁能应用于实际含砷废水处理的吸 附材料尤为重要遥 一般的纳米金属材料极易溶于水袁不易于 二次分离和重复再利用袁因此通过负载合适的载体来改善此 问题遥 本文主要对矿物袁树脂袁碳质类袁及其他吸附材料的研 究进展进行综合概述袁为除砷吸附剂的实际应用打下基础遥
5 其他载体
除上述常见的载体外袁还存在其他一些已被研究的袁例如核 桃壳袁玉米袁甘蔗等生物质材料袁这些材料廉价易得袁属于废物的 再利用遥 除此之外还有天然高分子材料袁例如壳聚糖袁纤维素袁淀 粉等也都越来越多的应用于除砷当中遥
结语
吸附法除砷是众多方法中最为简便尧经济尧不产生二次污染 的方法袁因此吸附材料在砷的水处理中有着广阔的应用前景袁研 发出稳定尧经济尧吸附性能好尧可循环利用等优点的材料更是未 来研究的重点与热点袁 有望在未来能使更多地区的人免受砷得 危害遥 作者简介
李培渊1993-冤袁女袁河南袁硕士研究生袁研究方向院吸附除砷遥
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3 树脂
树脂是一种高分子聚合材料袁常见的树脂多为阴离子尧阳离 子和螯合树脂袁而由于砷酸根为阴离子袁因此以阴离子交换树脂 为载体的居多遥 Tatineni Balaji 等采用锆负载螯合树脂与赖氨酸二乙酸官能团吸附砷袁 吸附机理是砷酸盐或亚砷酸盐与锆络合 物之间的一种附加络合物袁As渊V冤在 pH=4 和 As渊芋冤在 pH=9 时
石墨烯是所有石墨形式的碳的基本构件遥 它由 sp2 杂化碳 原子的单个原子层组成袁排列成蜂窝状结构遥 石墨烯作为一种坚 固而柔韧的膜袁为碳骨架的改性或功能化提供了无限可能遥 Kun Wu 等通过共沉淀将氧化石墨烯片与 Fe3O4 和 CuO 组合制备磁 性复合吸附剂袁 根据表征结果袁 氧化石墨烯的引入不仅保持了 铁-铜复合材料的有利性能袁 如优异的磁特性和丰富的羟基袁同 时也抑制了纳米级氧化铁铜颗粒的聚集袁 从而增强了颗粒对水 中砷的去除能力遥 Tao Wen 等以氧化石墨烯渊GO冤表面被锆渊Zr冤 功能化来除砷袁 最大吸附容量分别为 232.52 mg窑g-1遥 二十分钟 后袁通过 2mg / mL 的复合材料获得 100豫的砷去除效率遥
关键词院砷曰吸附法曰吸附材料曰综述
引言
与有机砷相比袁无机形式的砷更具有高毒性遥 无机砷以亚砷 酸盐渊AsO33-冤和砷酸盐渊AsO43-冤两种形式在水中常见袁简称砷渊III冤 和砷渊V冤遥 砷被认为是人类致癌物袁可导致皮肤癌袁肺癌袁膀胱癌袁 肝癌和肾癌等疾病[1]遥
1 金属及其化合物
在开发金属吸附剂的过程中袁 已经探索了各种过渡金属基 化合物作为除砷吸附剂袁例如铁袁铜袁镁袁铝袁锆等袁其中铁基吸附 材料为最多遥 Zongming Ren 等通过共沉淀法制备铁锆二元氧化 物除砷袁比表面积为 339 m2/g袁在 pH=7 时袁对 As渊V冤和渊III冤最大 吸附量为 46.1 和 120mg / g遥 M佗rcia C.S. Faria 等[3]制备 啄-FeOOH 纳米颗粒去除 As 渊V冤袁 比表面积为 135 m2/g袁pH=7 时吸附量为 37.3mg / g遥 Dongjuan Kang[4]等通过共沉淀法合成 Mg/Fe 层状双氢 氧化物袁 发现在 400益和 pH7 下煅烧的 M2+/M3+比为 5 的材料对 砷的吸附容量 50.24mg / g遥 现如今的除砷吸附剂多为不同载体负 载金属化合物袁以达到实际含砷废水的处理遥
4 碳质类
碳质类材料常见的有活性炭袁碳纳米管袁石墨烯等遥 活性炭具 有大的表面积和不同的表面官能团袁包括羧基袁羰基袁苯酚袁醌袁内 酯袁因此袁它们被认为是用于去除重金属离子和其他无机物质以 及来自液相和气相的许多有机化合物的良好吸附剂遥 粉末状活性 炭具有更大的吸附表面积并且制造成本低袁但在分离中有局限性 和困难袁 因此颗粒状活性炭被广泛研究并应用于实际遥 Weifang Chen 等以铁浸渍活性炭袁砷类物质通过与氢氧化铁表面形成络合 物吸附在氢氧化铁表面遥MURUGAN袁M 等以银浸渍木材制得的活 性炭渊SIC冤去除砷袁柱试验最大吸附容量为 9.36 mg/g遥 但是活性炭 的掺杂物是灰分袁它是活性炭的无机部分袁易造成二次污染遥