砷（As）是一個(gè)廣泛存在并且具有準(zhǔn)金屬特性的元素，呈灰色斜方六面體結(jié)晶，有金屬光澤，既不溶解于水又不溶解于酸，為非人體必需元素。砷的毒性與它的化學(xué)性質(zhì)和價(jià)態(tài)有關(guān)。單質(zhì)砷因不溶于水，攝入有機(jī)體后幾乎不被吸收而完全排出，一般無(wú)害；有機(jī)砷（除砷化氫的衍生物外），一般毒性較弱；三價(jià)砷離子對(duì)細(xì)胞毒性最強(qiáng)，尤以三氧化二砷(俗稱信石，砒霜等)的毒性最為劇烈，三價(jià)砷進(jìn)入人體內(nèi)，可與蛋白質(zhì)的巰基結(jié)合形成特定的結(jié)合物，阻礙細(xì)胞的呼吸而顯毒性作用，而且三價(jià)砷對(duì)線粒體呼吸作用也有明顯的作用；五價(jià)砷離子毒性不強(qiáng)，當(dāng)吸入五價(jià)砷離子時(shí)，產(chǎn)生中毒癥狀較慢，要在體內(nèi)被還原轉(zhuǎn)化為三價(jià)砷離子后，才發(fā)揮其毒性作用[1]。砷也是致癌、致突變因子，對(duì)動(dòng)物還有致畸作用。長(zhǎng)期飲用高砷水，會(huì)引起花皮病或皮膚角質(zhì)化等皮膚病，黑腳病，神經(jīng)病，血管損傷，以及增加心臟病發(fā)病。天然水中的砷來(lái)源于農(nóng)業(yè)和林業(yè)使用砷化合物藥劑，還來(lái)源于冶金、化工、化學(xué)制藥、制革、紡織、木材加工、玻璃、油漆顏料和陶瓷等工業(yè)廢水對(duì)天然水體的污染。我國(guó)的內(nèi)蒙古、新疆、臺(tái)灣等地飲水中含砷量高達(dá)0.2-2.0mgAs/l，嚴(yán)重超過(guò)我國(guó)現(xiàn)行飲水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)＜0.05mgAs/l，導(dǎo)致地方性砷中毒，飲用水除砷是防治地方性砷中毒的關(guān)鍵措施，所以，安全、有效、經(jīng)濟(jì)的飲水除砷方法的研究顯得尤為重要。

目前，飲用水除砷措施主要可概括為混凝法、吸附法、離子交換法等。下面將一一做詳細(xì)介紹：

1 混凝法

混凝法是目前在工業(yè)生產(chǎn)和處理生活飲用水中運(yùn)用得最廣泛的除砷方法，并且可以很好的使工業(yè)污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，使生活飲用水達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)。最常見的混凝劑是鐵鹽，如三氯化鐵、硫酸亞鐵、氯化鐵；鋁鹽，如硫酸鋁、堿 氯化鋁、聚鋁；還有硅酸鹽、碳酸鈣、煤渣(主要成分是SiO2和Al2O3有骨架結(jié)構(gòu)和微孔)經(jīng)粉碎及高溫培燒活化后做混凝劑，另外還有聚硅酸鐵(PFSC)、無(wú)機(jī)鈰鐵(稀土基材料)等做混凝劑。研究表明，鐵鹽的除砷效果好于鋁鹽,而且對(duì)As（Ⅴ）的去除效果明顯好于As（Ⅲ），所以在除砷過(guò)程中常對(duì)所處理的水進(jìn)行預(yù)氧化，把三價(jià)As(Ⅲ)氧化為五價(jià)As(Ⅴ)，再進(jìn)行混凝[2]，為了提高氧化效果，有時(shí)還會(huì)加入催化劑促進(jìn)氧化。袁濤等人[3]通過(guò)正交試驗(yàn)，觀察混凝劑成分變化、助凝劑的添加等因素對(duì)除砷效果的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)混凝劑成分分別為硫酸鐵、硫酸鋁、硫酸鐵與硫酸鋁聚合而成的復(fù)合物（質(zhì)量比3：1）、硫酸鐵和硅酸鈉的聚臺(tái)物（SiO2含量約2%）時(shí)，單純用硫酸鐵的除砷效果是最好的，在待除砷水中添加活性炭或高嶺土對(duì)上混凝劑的除砷效率無(wú)明顯增強(qiáng)作用。但采取過(guò)濾措施后．砷去除率明顯提高，這說(shuō)明混凝劑水解產(chǎn)物形成的膠體顆粒吸附有砷 ，同時(shí)在pH值較高時(shí)鐵離子還會(huì)產(chǎn)生大量的氫氧化鐵膠體，這種膠體具有較大的比表面和較高的吸附能力，能和砷酸根發(fā)生吸附共沉淀，使砷的去除率明顯提高。一般認(rèn)為，混凝劑投加后，能夠促使溶解狀態(tài)的砷向不溶的含砷反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到將砷從水中去除的目的。該過(guò)程可概括整理成以下三個(gè)方面：(1)沉淀作用，水解的金屬離子與砷酸根形成沉淀；(2)共沉淀作用．在混凝劑水解—聚合一沉淀過(guò)程中．砷通過(guò)被吸附、包裹、閉合(或絡(luò)合)等作用而隨水解產(chǎn)物一起沉淀；(3)吸附作用，砷被混凝劑形成的不溶性水解產(chǎn)物表面所吸附。后2種機(jī)制可能更為重要，因?yàn)樵陲嬎樘幚碇�，一般pH＞5.5，該條件下不易形成FeAsO4沉淀。

混凝法方法需要大量的混凝劑，產(chǎn)生大量的含砷廢渣無(wú)法利用，且處理困難，長(zhǎng)期堆積則容易造成二次污染，因此該方法的應(yīng)用受到一定的限制。

2 吸附法

吸附法是一種簡(jiǎn)單易行的水處理技術(shù)，一般適合于處理量大、濃度較低的水處理體系。該方法是以具有高比表面積、不溶性的固體材料作吸附劑，通過(guò)物理吸附作用、化學(xué)吸附作用或離子交換作用等機(jī)制將水中的砷污染物固定在自身的表面上，從而達(dá)到除砷的目的。主要的除砷吸附劑有活性氧化鋁、活性炭、骨炭、沸石以及天然或合成的金屬氧化物及其水合氧化物等。李艷紅等[4]比較了活性氧化鋁、活性炭、骨炭、沸石的動(dòng)態(tài)效果 ，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在條件一致的情況下，小顆粒活性氧化鋁除三價(jià)砷效率可達(dá)80％，除五價(jià)砷效率達(dá)86％ ；而骨炭只有25％ 和50％ ，活性炭為25％和44％ ，沸石為10％和30％。表明活性氧化鋁除砷效率明顯優(yōu)于其他凈水劑。凌波等人[5]對(duì)強(qiáng)化除砷凈水劑進(jìn)行了除砷試驗(yàn) ，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種以粉末活性碳和不同產(chǎn)地骨炭作骨架、改性后加工而成的強(qiáng)化凈水劑，除砷容量及除砷效率均比原材料高50倍，比市售除砷材料高10倍，除砷性能專一，只去除水中的砷，不改變水中其他元素的組成和含量，對(duì)原水pH也無(wú)嚴(yán)格要求，可以使用簡(jiǎn)單方法再生。李曼尼等[6]研究了微波法磷改性斜發(fā)沸石的結(jié)構(gòu)及其對(duì)水中砷的去除，發(fā)現(xiàn)斜發(fā)沸石微波磷改性后：(1)晶胞體積收縮，相對(duì)結(jié)晶度降低， 比表面積、孔體積和微孔體積明顯減小。(2)可以改變沸石骨架上原子的鍵合方式。(3)除砷量明顯增大，去除水中砷的能力更強(qiáng)。改性前，礦樣除砷屬表面物理吸附機(jī)理，改性后，礦樣除砷屬陰離子交換機(jī)理。梁慧鋒等人[7]就新生態(tài)MnO2對(duì)水中三價(jià)砷去除作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)新生態(tài)MnO2對(duì)As(Ⅲ)有很好的去除效果，As(Ⅲ)的去除是吸附和氧化共同作用的結(jié)果，其去除率高、作用速度快，去除效果只受pH 的影響，是非專性吸附過(guò)程，去除過(guò)程中As(Ⅲ)濃度的減少符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，等溫吸附過(guò)程符合Langmuir和Frundlich方程，最大吸附量分別為50.76、63.7，mg/g陽(yáng)離子Ca2+、Fe2+、Fe3+等的加入，可以使As(Ⅲ)的去除率接近100%，SO42-和PO43-等陰離子與As(Ⅲ)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，使As(Ⅲ)去除率降低。還有人用納米二氧化鈦、鋁和稀土元素的金屬氧化物或氫氧化物、鈰鐵復(fù)合材料等做吸附劑除砷[8、9、10]。

用吸附法除砷效果易受有機(jī)物、pH值、水中砷的存在形態(tài)及濃度、其它陰陽(yáng)離子成分及濃度的影響，且吸附劑材料價(jià)格較貴，筆者認(rèn)為可采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理措施，如采用多級(jí)過(guò)濾后再使用吸附劑。

3 離子交換法

離子交換法也是一種有效的脫砷方法，其運(yùn)用于除砷也越來(lái)越廣泛。劉瑞霞等[11]制備了一種新型離子交換纖維，該離子交換纖維對(duì)砷酸根離子具有較高的吸附容量和較快的吸附速度。胡天覺等[12]合成制備了一種對(duì)As(III)離子高效選擇性吸附的螯合離子交換樹脂，用該離子交換柱脫砷，溶液脫砷率高，脫砷溶液中砷含量完全達(dá)標(biāo)，而且離子交換柱用氫氧化鈉（含5% 硫氫化鈉）作洗脫液洗滌，可完全回收As(III)并使樹脂再生循環(huán)利用。

由于離子交換法投資高，操作較復(fù)雜，原水中含其它鹽量較高時(shí)，需對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理，需要酸堿再生，再生廢水必須經(jīng)處理合格后排放，存在環(huán)境污染隱患，細(xì)菌易在床層中繁殖，且離子交換樹脂會(huì)長(zhǎng)期向純水中滲溶有機(jī)物。

4 其他方法

其他方法如反滲透法在對(duì)生活飲用水進(jìn)行除砷的實(shí)驗(yàn)中也取得了良好的效果，是一種有效的除砷方法，但該法還只停留在實(shí)驗(yàn)階段，實(shí)際中還未得到應(yīng)用。有利用電吸附技術(shù)去除水中砷，也取得了較好的效果[13]。還有用改進(jìn)的飛灰床過(guò)濾去除飲用水中的砷的方法，過(guò)濾結(jié)果令人滿意。

另外美國(guó)Solmetex公司成功研制了一種突破性的飲用水納米除砷技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)在美國(guó)西南部進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并成功地展示了其處理能力和效果。而目前熱門的還有生物除砷法，該法具有除砷效果好，費(fèi)用低，處理后二次污染小等優(yōu)點(diǎn)，但多用于廢水除砷，而用于飲用水除砷還少見報(bào)道。等等。

5 展望

以上所述的各種方法均存在著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，隨著水質(zhì)的日益復(fù)雜，今后的除砷技術(shù)將朝著多種藥劑聯(lián)合使用，幾種方法結(jié)合處理的研究方向發(fā)展，且需要研究出高效價(jià)廉的除砷材料以適應(yīng)砷的飲水標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格的要求，同時(shí)，生物除砷法也將成為具有發(fā)展前途的處理方法。此外，我國(guó)飲用高砷水人群大多居住于農(nóng)村，所以迫切需要用于家庭除砷器或適于集中供水的除砷設(shè)備的研制。我們期待著安全、高效、經(jīng)濟(jì)的除砷新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的出現(xiàn)

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