去除废水中的砷与硫酸盐文献翻译

1、去除炼铜工业废水中的砷与硫酸盐学校代码： 学 号：HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 文献翻译 题 目 去除炼铜工业废 水中的砷与硫酸盐 学生姓名 李 福 举 专业班级 资源环境科学1241班 学 号 201210410109 院 （部） 资源与环境学院 指导老师 完成时间 化学工程期刊 141 (2008) 8998 去除炼铜工业废水中的砷与硫酸盐C. Ahmed Basha a, S. Josephine Selvi b, E. Ramasamy c, S. Chellammal aa Central Electrochemical Research Instit

2、ute, Karaikudi 630 006, Indiab R.V.S. Engineering College, Bangalore, Indiac Coimbatore Institute of Technology, Coimbatore, India摘要来自含砷矿石加工流程中的污废水可能有不同含量的三价砷，五价砷，氧离子，亚砷酸盐和砷酸盐。现在工业采用的是砷酸铁沉淀法（铁盐法），使用这种方法产生的问题是有大量的污泥形成。砷酸铁沉淀的有效pH范围为48，但是废水的pH仅为约0.6，硫酸盐的浓度会高一些。因此，需要加入碱提高pH，使砷酸铁形成沉淀，也因此消耗了更多的碱。化学物质的添加可能

3、会提高总溶解固体的含量。这项研究的目的在于去除来自冶金工业中通过电渗析，电离子交换以及电凝技术产生的废水中的砷化物（废水中包括其他重金属在内的污染物浓度范围为1000-2000mg/L）。使用电渗析法，在电流密度为2A/dm2时，砷的去除率达到91.4%，硫酸盐达到37.1%。使用电离子交换技术，在电流密度为3A/dm2时，砷的去除率达到58.2%，硫酸盐的去除率为72.7%。使用电凝技术，在电流密度为1.5A/dm2时，砷的去除可达到低于原子吸收光谱仪的检出限。通过结合电离子交换技术和电凝技术，可使提高pH所消耗的碱的量有效降至最小化。关键词: 砷 电渗析 离子交换 电凝术221引言在提炼开

4、采的矿石时，冶金工业废水中的铅，铜，锌，金，银11，砷及砷的化合物等金属元素以溶解物的形式进入到河流。因为砷会造成皮肤癌，肝癌，肺癌，胃癌或膀胱癌，它成了一个国家头疼的大难题2,3。由于砷化物的致癌性，现在的目标应该是尽可能的使砷污染水零暴露。世界卫生组织将50ug/L作为饮用水中砷含量的最大含量，10µg/L作为暂时的一个指导标准4。美国环保局把这个标准作为污染物含量的最大限度，并考虑把总砷含量从2 ug/L到20 ug/L作为一个标准。来自含砷矿石工业过程的废水可能有不同含量的三价砷，五价砷，氧离子，亚砷酸盐和砷酸盐。存在的金属离子例如铜离子，铅离子，镍离子和锌离子，形成微量可溶

5、的金属砷酸盐限制砷的溶解。当砷没有被回收时，在处理前应该将砷以固体化合物的形式从含砷废渣中去除。砷的多种价态是砷去除有障碍的一个基本事实。无机砷主要以亚砷酸盐和砷酸盐的形式存在于污染水中。 无论是纯天然还是废水水资源的pH范围中，亚砷酸盐的毒性更大，亚砷酸盐较砷酸盐，毒性更大，更容易反应，更难有效去除5。当砷以五价形式存在时，砷最稳定或能够最有效的去除。使用铁使砷化物沉淀从而去除废水中的砷是当前砷去除方法的优先选择，现在，砷的固化/稳定化将成为砷去除的一个清晰明确的工艺1。 通过沉淀去除废水中的砷化物是一种通用的方法6，典型的沉淀物是硫酸砷，砷酸钙或砷酸铁，这每一种沉淀都将pH限制在它溶解度最

6、小的值的范围。例如，高pH值得废水中，砷酸盐离子呈现最低平衡浓度时，砷酸钙是稳定的，而砷酸铁只在低pH值时是稳定的。然而，溶液中砷酸钙的稳定性因受大气中二氧化碳的影响而变化，砷酸钙反应形成碳酸钙和砷氧化物6。冶金工业废水中的砷化物通过与三价铁的沉淀被去除，当三价铁和五价砷浓度高而酸碱度低时，形成砷化铁，socordite7，FeAsO4.2H2O，当低浓度五价砷而高浓度三价铁时，形成砷和氢氧化铁的共沉淀。固体沉淀最常谈到的是砷酸铁与FeAsO4·Fe(OH)3 8。 实验室研究表明，通过凝固9,10或膜技术11可以充分满足砷浓度在2-20ug/L的标准。现在工业采用的是砷酸铁沉淀法(

7、铁盐法)，使用这种方法产生的问题是有大量的污泥形成，形成沉淀最有效的pH范围是4-8，但污水的pH仅有约0.6，因此为形成有效沉淀就必须要加入一种碱提高pH的值。由于碱的消耗增加，硫酸盐的浓度也将增加。化学物的添加可能会提高总溶解固体的含量，因此处理后污水的总溶解固体含量没有减少。.当前研究的主要目的是发展有效的处理工艺，去除常见冶金工业废水中的砷酸盐和硫酸盐。进入河流的污染物包括其他重金属阳离子在内的浓度范围是1000-2000mg/L。研究人员正在考虑结合电渗析12,13或电离子交换技术14-22以及电凝技术1,9,23,24使废水中硫酸盐的产生达到最小化。2 材料与方法2.1 材料 实验

8、中使用的化学物品都是分析纯级别的，使用的来自工业中的实际废水的特性如表一所给。电离子交换技术中使用的离子选择性透过膜为NEOSEPTA阴离子交换膜和Amberlite IRA-400强碱阴离子交换树脂。图1.实验设备图示表一废水特性（PH0.6和温度，T=30C）特性数值（mg/L）pH0.6色度浅天蓝色总悬浮颗粒物(TSS)8760总溶解固体 (TDS)83,672酸度74,871碱度BDLSO42-49,136油脂BDL砷1628鉍85镉24钴0.04铬2.3钼93铁188铅4.6镍12锑1.5锌1422.2试验装置和程序2.2.1电渗析分离过程 该膜技术实验装置原理如图一所示，它包含有一

9、个特意设计的有效膜面积为 7 cm × 7 cm的电渗析单元，电渗析装置是一个池型过滤装置，分成阳极室，中间池，阴极室三部分，每个反应室的几何尺寸是 7 cm × 7 cm × 1.5 cm，阴极是7 cm × 7 cm的不锈钢板区，阳极用涂有贵金属氧化物（TiO2 和RuO2）的40 cm2的钛网，镶嵌在聚氯乙烯的框架中。在两个离子交换膜的分隔下，阳极室和阴极室中间形成中间池或废水池。由于膜将反应区分隔成小反应室，分离的液体被作为阳极电解液和阴极电解液。被处理的污水作为阴极液，低浓度的硫酸溶液（0.05N）被作为阳极液并提供电解电导率。 按照计划第一步

10、，废水通过蠕动泵从废水池进入中间池，然后通过阴极室进行一次循环。阴极室的出水被送进过滤装置，沉淀被滤出，然后再次进入污水蓄水池（容量约为500ml）进行连续再循环。同样的，来自500 ml阴极室的0.05N 的硫酸通过蠕动泵的另一头泵入阳极室，阳极室的出水再进入阴极室进行再循环过程，出水泵入速率为18 ml/min，低硫酸的泵入速率为14 ml/min。阴极和阳极的流速区别是为了保持反应池中的液体水平。由于污水必须通过两个反应室，它被泵入的速度要高于酸，这反过来也可以防止阴极室中的压力过大，进而造成酸浓度的过高和水位的降低，导致效率的降低。达到稳流后，在直流稳压电源的作用下，电流根据电流密度进

11、入膜堆。实验是在具体不同的电流密度下进行的，如在 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 A/dm2，像这样每一次电解都要进行6个小时。通过对每小时酸和污水样品的收集，分析硫酸在紫外-可见分光光度计和砷在原子吸收光谱仪（原子吸收光谱法）下样品的pH值和总溶解固体，pH使用pH表，总溶解固体使用电导率仪测量。2.2.2电渗析分离过程中的离子交换树脂组合 离子交换树脂组合是一个三隔室的装置，阴离子交换膜将反应室分割成小室。电极使用和上面方法相同，实验装置如图一所示。为了提高对硫酸盐的去除，中间室和阴极室要充满阴离子交换树脂，树脂具有双重作用，它既能增强导电性，又能增加反应器中砷和硫酸根离子

12、停留的时间。废水在中间室流动，流出时砷和硫酸根离子被阴离子交换树脂去除。被吸收的阴离子在电场的影响下通过阴离子膜迁移到阴极室。实验过程和膜过程一样，在达到稳流后，实验在不同的电流密度下进行，尤其是在1, 2和3 A/dm2时。每小时对酸和出水进行取样，分析不同参数如硫酸含量，总砷含量，pH值，总溶解固体。2.2.3电凝过程 电凝法是通过铁电极的阳极溶解在原位生成的混凝剂起作用，阳极作用生成金属阳离子，而阴极通常生成氢气，生成的气体有助于絮凝颗粒漂浮起来，因此该方法也叫电絮凝法23。该工艺产生的铁氢氧化物可以与砷离子形成沉淀。电凝是使用一个不分割的电化学反应室，在恒流条件下进行实验。阳极使用市场

13、上购买的低碳钢，阴极使用不锈钢板，阴阳两极的有效表面积均为 7 cm × 7 cm。相互间隔10 mm的电极被垂直，并列放置在电渗析或电离子交换反应器中的0.5L的出水池中，出水被作为每次电絮凝实验的电解液。实验用的恒流电被直流电源提供，为了增强物质的转化，保持电解液均匀的浓度，反应液要使用磁力搅拌器持续搅拌，反应液的温度保持不变，相应通入的最佳电流密度为1.5 A/dm2。如果反应液的酸性或碱性过高，反应液释放的铁离子将钝化电极。pH在2-3有利于二价铁的释放，因此应该加入碱将pH调节至2。当pH调节达到要求后，按相应电流密度通电30分钟，每10分钟取样一次，检测砷和铁的含量。在这

14、30分钟内，铁从阳极产生。pH被调节在4-8之间，这是砷化铁沉淀的有效pH。氧化剂（如H2O2）要一滴一滴的添加同时搅拌，增强三价砷向五价砷的转化。2.3理论方法2.3.1反应机理在最初被电解的含有砷和硫酸盐的污水，经稀释后进入中间室，其发生的主要反应可以被表示为：(1) (2) （3）尤其是硫酸根离子，砷酸根离子，亚砷酸根离子，由于被阳极的吸引，通过阴离子交换膜从中间室分离，因此酸在阳极得到富集。因为阳极出水酸度高，中间室的大部分反应也最终得以发生： (4) （5）中间室的出水进入阴极室进行循环，在阴极室砷转化为氢化砷从而减少砷含量取决于电解条件。如下是五价砷转化为三价砷的可能发生的一系列反

15、应： （6） （7） 当硫酸浓度高于亚砷酸盐时，出水中的硫酸浓度减少，在阴极转化成硫氢根。这步反应表示为： （8）以上大量反应都将伴随着电极反应一起发生。上述反应生成的硫氢根容易与三价砷和五价砷反应生成砷的硫化物，如下所示从溶液中沉淀排出： （9） （10） 当pH小于7时，阴极的阴极反应总是反应生出氢气，表示如下反应： （11） （12）在阳极室，从中间室进入的阴离子和氢离子反应如下： （13） （14） （15） （16） 随着溶液酸碱度降低，下列反应发生： （17） 阴离子树脂吸附AsO43, AsO33, SO42，这些平衡反应表示如下： （18） （19） （20）2.3.2去除砷模

16、型的发展在废水的电化学处理中，砷和重金属铜，镉，锌及少数可能反应会在电极上出现。然而本文的讨论范围仅限于砷和硫酸盐的去除，在此不多做介绍。在电化学处理过程中，砷通过形成砷的硫化物被间接去除（如反应（8）到（10），或是通过一系列反应，在阴极形成三氢化砷直接被去除（反应（6）和（7）。因为砷离子的浓度太低，在电化学处理中通过反应（6）和（7）直接减少砷不能主动发生，因此在阴极的主要反应是还原硫酸根离子，生成硫氢根，硫氢根是一种还原剂。由于出水通常是酸性的，在这种情况下，反应（11）和（12）生成的氢氧根是不利于污水的处理的，它会降低电流效率。关于总体的反应，从反应（8）生成的硫氢根容易与三价砷和

17、五价砷发生反应，生成砷的硫化物，从溶液中沉淀分离（反应（9）和（10）。砷的间接还原速率取决于pH，流速，温度，还原剂在水中的扩散。用rHS和 rAs 分别表示硫氢根和砷的消失速率，反应主体可以表示为：（21）因为亚砷酸盐，砷酸盐离子可能进入阳极室，所以砷的消失速率必须考虑在内。砷通过膜的迁移通量被定义为(zFD/RT)，记为 As，在单位浓度的基础上假设能斯特爱因斯坦方程，As，砷的单位浓度，电位梯度，D，砷酸盐及亚砷酸盐离子在介质中的扩散系数，为了简化上面的参数，可用表示迁移通量，如在IAs中，假定迁移通量与电流是线性关系，因此砷离子向阳极室的迁移速率是IaAs，膜的比表面积是Ae/VR，

18、Ae是膜面积，VR是反应器体积。因此，反应器中砷的消耗速率被表示为： （22）由于上述反应表达仅适用于反应室，所以必须找到出水反应物浓度与电极板有效表面之间的联系。可应用于所有电化学反应的一个基本关系是法拉第定律，即电极表面通过的电荷量与反应物物质的量的关系是Q= MAIt/nF，假定电流效率为100%，可测出的参数是电流密度i，i= I/Ae,因此电化学反应速率可表示为：（相对于反应物A消失） （23）I是通电时t，MA是摩尔质量，n是每摩尔反应转移的电子数，Ae是电极板面积，VR是反应器体积，F是法拉第恒量（F=9.65×10000C/mol ）需要注意的是，a是电极板的比表面积

19、（Ae/VR）,假设主电极反应可由一个简单的塔菲尔型表达，则： （24）假定反应（8）也可由一个简单的塔菲尔型表达，则 (25)电极板表面的生成的硫酸根在电化学反应的作用下转化成硫氢根，含量减少，它还可能通过扩散回到反应室继续和砷反应。该反应可被假定在控制扩散的情况下发生， (26)除去硫氢根，用反应25和26，结果如， (27) 在这， (28)用27式替换22式中的硫氢根，如： (29)电解时，在设定的实验条件下，因为恒定电位或电流，硫氢根的生成速率保持恒定，当电位或电流改变时，它的速率也改变。然而，硫酸盐的浓度大于砷，导致硫氢根浓度的最终变化可以忽略，则 (30) 电渗析和电离子交换技术

20、的运行方式如图一所示，都含有废水的连续循环。反应器中砷的浓度会逐渐消减。为了设计处理工艺的设备，制造模型是很有必要的，它可以计算出反应器中砷的浓度变化与反应时间。开头的基本假设可被概括如下：现在的反应系统存在返回混流，它的实现是基于停留时间分布示踪实验。鉴于电渗析或电离子交换系统中的反应，一个近似的模型，如连续搅拌槽反应器。在反应器中，每个反应室或反应物的物料平衡可如下书写：砷在电渗析或电离子交换反应中的浓度变化可被写为： (31) 式子左边表示砷在反应器的自由体积中的变化速率，VR 是自由体积和是电渗析和电离子交换系统出水的砷的浓度。式子右边第一项和第二项分别是砷进出电渗析和电离子交换系统的

21、速率，Q是流量，As是砷的浓度，最右边一项表示由于反应和迁移污水中物质消失的速率。反应池是一个完全混流的系统，其中的物质平衡是 (32) 还可以进一步假设，反应器处于稳定状态，即dAsr/dt = 0，则31式变为 (33)用33式替换32式中的出水砷浓度，32式的物质平衡将打破，已知砷的初始浓度，As = As0，t=0，结果方程可写为 (34)As0是反应器中砷的初始浓度，应该注意的是转换程度被定义为 X = (As0 As)/As0，未转化的物质为（1-X），为As/As0，随时间呈指数减少。根据反应式34，ln(As/As0)比t的斜率或是 ln(1 X)比t的斜率 ，由 kLa的值得

22、到 (kLaR)/(1 + kLaR)的值，则整体的速率传递系数可以算出，得到的关于出水池中砷的去除结果如表2所示：表二电渗析与离子交换技术联合工艺中电流密度对pH,硫酸盐去除率%,电量消耗和速率常数的影响电流密度（A/dm2）反应室体积（v）pH砷（mg/L）去除率(%)电量消耗 (kWh/kg)速率系数(s-110+5)酸/阳极室出水/阴极室 酸/阳极室 出水/阴极室1.04.11.52-1.34 0.57-1.050-15.11268.8-507.560 32.05 5.61.54.451.54-1.050.64-0.780-37.81282.0-193.684.89 5.908.32.

23、05.601.53-0.940.66-0.830-11.11295.3-111.7 91.38 55.64 13.92.55.801.47-0.860.59-0.820-23.31266.2-113.891.01 73.6512.83.06.251.74-1.040.81-1.100-33.41275.5-101.492.05 91.8010.33. 结果与讨论3.1电渗析分离过程污水进入中间池后，当通入电流，阴离子尤其是硫酸盐离子，砷酸盐离子，亚砷酸盐离子通过离子交换膜移向阳极室，在阳极室得到富集。而污水进入阴极室循环，阴离子通过膜从阴极室进入中间室，随着污水进入阴极室，出水的颜色明显变黑。

24、这是由于砷酸盐，亚砷酸盐，硫酸盐和其他重金属减少，它们在电化学反应的阴极表面形成重金属的硫化物沉淀。在低pH时，通过分析污泥里的砷的硫化物和其他重金属。沉淀通过过滤加压滤出，出水再循环使得到更好处理。因此阴极液的出水中的总溶解固体减少，同时阳极液的酸富集，pH增加。 1 和3 A/dm2 之间的不同电流密度下的实验结果呈现在表2和3以及图2和3。随着电流密度的增加，砷和硫酸的去除率也增加，可以从表格和图中看出。表三电渗析工艺中电流密度对硫酸盐去除率和电量消耗的影响电流密度(A/dm2)反应室体积 (V)硫酸盐浓度(mg/L)去除率 (%)电量消耗（A/dm2）酸/阳极室出水/阴极室(kWh/k

25、g)1.04.15326511,25160,66548,97319.272.0871.54.454,16919,30360,22448,37019.703.3302.05. 60403728,51370,81344,52137.104.0002.55.80357429,23064,19546,32627.844.7903.06.25383835,92864,52643,45832.655.230图三 电渗析中电流密度对传导率的影响图二 电流密度对砷去除率的影响对于砷的去除，最佳电流密度是2 A/dm2，正如上面速率传递系数 kLa所示，它可以从反应式34计算得到，式中ln(As/As0)比t的

26、斜率由 kLa的值可算的 (kLaR)/(1 + kLaR)的值。通过表2的数据及图2设定的批式循环系统，使用反应式34可计算出上述数值。硫酸盐的去除率如表3所示。 由表中数据可看出，在较低电流密度时废水中砷和硫酸盐的去除率都很低。这是由于在低电流密度的情况下，它们的去除主要通过AsO43, AsO33 和 SO42这些离子通过离子膜转移到阳极室，经过阴极表面的程度很小。这可以通过分析酸在阳极室的聚集来证明。正如图2所示，在低pH，电流密度在2 和3 A/dm2 之间时，砷的去除率保持恒定，并且还可以说明电流密度在4A/dm2或者更高时（表格和图中没有标出），获得的沉淀质量随电流密度的增加而减

27、少，这可能是因为在阴极室如铜，镉等重金属沉淀和砷的气体的形成。 从图2可以看出，砷的最大去除速率在工艺开始是高的，这可能是由于起始浓度极化相对较大，在反应池和电极板表面之间，HS-浓度差异大，导致反应池中砷的消耗更快，2小时后电解去除率变为零。需要注意的是，废水中砷的最大去除量的4%是砷通过膜迁移到阳极室得到去除，80%是通过阴极室反应得到去除。对于废水中硫酸盐的去除，主要是通过膜的迁移到达阳极室。在这个过程中，去除砷和硫酸盐的最佳电流密度是2A/dm2，分别为91.4%和37.1%。因此，这个实验要添加一个被称为EIX（通过结合离子交换技术和电解）的新技术，加强废水中硫酸盐的去除。3.2 电

28、渗析分离工艺结合离子交换技术当通电时，离子随着废水进入中间室，尤其是硫酸盐离子，砷酸盐离子，亚砷酸盐离子，通过离子交换膜进入阳极室。它们也可以在中间室被AXR吸收，然后在电场的影响下通过离子交换膜进入阳极室，在阳极室聚集。当废水进入阴极室循环时，砷开始减少，因为砷的硫化物沉淀，部分砷在阴极转化成砷的气体，其余存在的砷离子被阴极室的AXR吸收，然后在电场的影响下通过离子交换膜进入中间室。其他的重金属（锌，铁，铜，镉，镍）以沉淀（硫化物或氢氧化物）或单质被去除，这取决于电解条件。废水中的沉淀在过滤加压器中滤除，进一步做更好的处理。因此，阴极液的出水中的总溶解固体减少，但是阳极液由于酸的富集使pH升

29、高。在阳极室，离子交换膜通过将氢离子与进入的阴离子结合生成酸提供电荷平衡，排除氢离子进入中间室。废水中，初始氢离子强度是1.042N,最终是0.4N。电流密度在1和3A/dm2之间的不同实验结果在表4和表5及图4到6中列出。从计算结果和表格中可以看出，随着电流密度的增加，硫酸盐的去除率也增加，硫酸盐在树脂中的迁移和吸附作用比砷强。因此，在树脂联合工艺中硫酸盐的去除率比砷高。图6显示了在电流密度为1A/dm2时，废水中硫酸盐的浓度-时间变化曲线。图四 电渗析和离子交换联合工艺中电流密度对砷的去除率的影响图五 电渗析与离子交换联合工艺中电流密度对传导率的影响图六 电流密度为1A/dm2时，电渗析和

30、离子交换联合工艺中硫酸盐去除率变化曲线表五电渗析与离子交换技术联合工艺中电流密度对硫酸盐去除率的影响和电量消耗情况电流密度(A/dm2)反应室体积(V)硫酸盐浓度（mg/L）去除率(%)电量消耗（kWh/kg）酸/阳极室出水/阴极室1.03.4013,78824,48757,35633,09042.310.822.06.3012,48633,09058,34919,74466.161.923.08.0512,04538,60562,43017,04272.703.13 需要注意的是，废水中砷的最大去除量的3%是砷通过膜迁移到阳极室得到去除，50%是通过阴极室反应得到去除。对于废水中硫酸盐的去除

31、，主要是通过膜的迁移进入到阳极室，6小时内可以迁移约76%。当砷在阳极室内聚集到足够浓度时，它可以使用如图1所示的反应系统做分离处理，处理细节另当别论25。图4和表2的结果显示出废水pH对电量消耗的重要影响。电化学过程总能量需求的一小部分需要用来推动电解液的循环，还有一小部分能量用来保持电荷在极板上的快速流动。主要的能量或电量消耗用于电解，E, kWh/kg,由表达式VcellIt/103/(C0 Ct)V/106得到，分子表示输入的电量，单位是kWh，Vcell是反应室体积，V；I是电路中的电流，单位是A；t是由初始浓度C0到最终浓度Ct持续的时间，单位h，浓度单位是mg/L；V，反应池体积

32、，单位是L。 由表3到5可知硫酸盐去除的电量消耗也是合理的，由于硫酸盐逐渐达到最小值，电导率也随着减小（由图3到5可以看出）。当砷在阳极室内聚集到足够浓度时，它可以使用如图1所示的反应系统做分离处理，处理细节另当别论25。或者另一种处理方法是砷的循环分离，用同样的实验安排，用上述实验的酸替换废水。随着废水中砷的减少，其他有害金属也得到减少。砷的气体是砷毒性最强的物质，可能会生成微量，但可以被消除。在这个过程中使用的酸或许可以在下次实验循环使用。3.3 电凝电凝实验中应用铁电极生成铁的氢氧化物，它们会和砷离子发生共沉淀。主要的电极反应如下面所示24， (35)第一步铁被氧化成铁离子，第二步中铁先

33、被氧化成亚铁离子，依靠阳极电位再次氧化，成为铁离子。 （36） （37） 第二步反应在阳极发生，阴极反应一般在阴极发生，释放氢气，表示如：当pH < 7 : (11) 当 pH >7: (12)通常，随着反应时间阴极的溶液开始变成碱性，提供的电流迫使氢氧根离子向阳极迁移，所以阳极附近的pH要高于池中溶液，因此有利于氢氧化铁的形成。 (38)在水中砷会被氧化成三价砷，亚砷酸盐，五价砷，砷酸盐。在pH为4-8之间，砷主要以五价形式存在，有一个负的净电荷，另外，三价砷通常没有净电荷。基于这种情况，对五价砷的有效去除要高于三价砷，因为五价砷离子（AsO43, HAsO42 或 H2AsO4

34、）会与氢氧化铁胶体共沉淀或被其吸附： (39)在低pH时砷酸盐离子是负电位，因为一种强酸阴离子。相反，亚砷酸盐通过沉淀和吸附效果很差，因为它的主要形式亚砷酸（H3AsO3）是一种弱酸，当氢氧化铁凝胶在pH4-8吸附效率最好时，亚砷酸却容易电离（见图7）。为了确保砷离子处于正五价，工业废水可能需要用氧化剂（H2O2）处理。在低pH值时砷酸盐离子保持负价位，这是因为可以有效的被氢氧化铁胶体吸附和去除。由于在电离子交换工艺中硫酸盐含量已经被最小化，所以为达到有效凝聚要求的pH而增加的碱的消耗也被最小化。图七 电凝过程中pH变化对砷化铁的沉淀的影响4. 总结 在这篇论文里，通过离子交换方法以及电凝对工

35、业废水中砷的去除做了一个尝试，这是一个成功的尝试。实验在电流密度1和3 A/dm2之间作了三个阶段分别进行。 第一阶段，实验在一个被分成三个隔室的框池中进行，在被离子交换膜分开的隔室里，用不锈钢板做阴极，TiO2 和 RuO2 被涂在钛上作为阳极。在这一阶段，砷的去除率达到92%，但硫酸盐的去除率非常低。因此，在第二阶段，阴极室和中间室都充满离子交换树脂，在这一阶段，情况发生了逆转。硫酸盐被去除了73.4%，但砷的去除率极低。为了去除残留的砷，出水使用离子交换过程减少硫酸盐浓度后，用电凝固法处理，电凝时不锈钢板做阴极，活性金属做阳极（牺牲阳极）。处理过后，使用原子吸收光谱仪分析出水，结果表明砷

36、和硫酸盐及其他重金属已经被去除到可接受范围之下。同时表明，由于在电离子交换过程中硫酸盐含量已经被最小化，所以为达到有效凝聚要求的pH而增加的碱的消耗也达到最小化。致谢 我们真诚的感谢电化学研究中心负责人和他的大力支持。参考文献1 M. Leist, R.J. Casey, D. Caridi, J. Hazard. Mater. B 76 (2000) 125138. 2 C. Ravault, B. Fabres, M. Ledrans, Institut de veille sanitaire (2003)108.3 K.H. Morales, L. Ryan, T.L. Kuo, M.M

37、. Wu, C.J. Chen, Water Environ.Health Perspect. 108 (7) (2000) 655661.4 World Health Organization (WHO), Guidelines for Drinking Water Quality, WHO, 1993, p. 41.5 K.N. Ghimire, K. Inoue, H. Yamaguchi, K. Makino, T. Miyajima, Water Res. 37 (2003) 49454953.6 T. Nishimura, R.G. Robins, Miner. Proc. Ext

38、r. Met. Rev. 18 (1998) 283308.7 R.G. Robins, Discussion, Am. Mineral. 72 (1987) 842844.8 R.G. Robins, in: D.R. Gaskell (Ed.), EPD Congress 90, TMS, Warrendale, PA, 1990, pp. 93104.9 H.K. Hansen, P. Nunez, R. Grandon, Miner. Eng. 19 (5) (2006) 21524. 10 N. Adhoum, L. Monser, N. Bellakhal, J.E. Belgaied, J. Hazard. Mater. B12 (2004) 207213.11 L.G. Twidwell, J. McCloskey, P. Miranda, M. Gale, I. Gaballah, in: J.P. Hager, R. Solozabal (Eds.), Proceedings of the Rewas r99, Global Sym