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由于树脂中含有多种活性基团，如轻基、梭基、氨基等，这些活性基团能够快速鳌合砷、汞等，高效去除重金属离子，而且吸附产物可脱附纯化，进而回收重金属。树脂有快速改善水质且处理量大的能力，李福勤等以强碱性大孔型阴离子交换树脂D201负载Fe(III)制备的纳米吸附材料对As(III)的最大静态吸附容量达43mg/g，王世阳等圈制备的负载错的树脂D201对As(V)最大吸附量达83.24mg/g，且废水中的SO42-和Cl-对D201-Fe(III)和D201-Zr的砷吸附能力影响较小，这对于高氯高硫酸根的脱硫废水处理有着一定的借鉴作用，且树脂洗脱再生后可多次使用，吸附能力未有下降。 水滑石属阴离子孰土，是一类由带正电荷的物层和层间填充负电荷的阴离子所构成的层状化合物，又称层状双金属氢氧化物，由于其具有较大的内表面积，容易接受客体水分子，有很强的吸附能力，且具有层间阴离子交换性，可作为可渗透反应墙(PRB)等水污染原位处理装置的填充材料，用于处理B(OH)4-、SeO42-、CrO42-、AsO43-、MoO42-等重金属离子的实验研究。郭亚棋等共沉淀合成的纳米镁铝类水滑石锻烧后具有良好的共除砷氟性能，对砷最大吸附量为51.02mg/g，氟最大吸附量为36.63mg/g，材料再生循环利用4次后吸附效率依旧达到90%以上，Duan等指出锻烧水滑石对砷的去除主要是通过层状结构重建过程中的表面吸附和离子交换作用，吸附动力学受到表面反应和扩散控制。另外发现钦改性水滑石在光催化条件下可在20 min内脱砷率达95 %，脱砷效率优秀，具有良好的应用前景。生物体具有特定的化学结构，其中的某些特殊结构对砷转化固定具有促进作用。近年来，众多研究者尝试多种微生物(如植物残体、细菌、真菌以及藻类)改性处理加工制备生物吸附剂来处理重金属污染废水。 1. 4 生物处理法 生物法是处理复杂工业废水的一种环境友好型方法，鉴于物理和化学法脱砷费用高、易产生二次污染等缺点，生物法处理含砷废水有着广阔的应用前景。常用方法有生物膜、活性污泥、生物吸附剂、人工湿地等工艺。 活性污泥法可通过泥中复杂微生物对废水中砷进行固定转化，使砷降解脱毒。活性污泥适合处理低浓度砷，去除率较高，吸附平衡时间较短，具有一定的工业应用潜力，但该法运行效果受限于微生物活性，容易被砷浓度和价态、有机负荷、pH和污泥状态等干扰。生物膜反应器是利用无氧微生物对特定重金属污染物的高靶向性去除能力，以生物膜为基层构建处理装置，可以有效地同时去除砷、汞、硒等重金属物质，且反洗周期长，再使用效率好，是未来废水处理的有力措施。利用乙醇增强还原反应器处理模拟中碱性矿井废水中的砷和硒，发现反应器在中性条件下处理效果较好;加入FeCl2会生成FeS，其对砷化物的吸附作用可以有效强化砷脱除效果。而Altun等认为反应器沉淀物中以As2S3为主，共沉淀物有FeS、 FeS2和FeAsS，认为是FeAsS的形成取代了As2S3，进而提高了砷脱除率。 人工湿地作为工业化程度较高、经济简易、对水力负荷有一定缓冲能力的处理工艺，通过选取对于特定重金属有超富集作用的植物对废水中重金属进行吸收浓缩，达到净化目的。研究人员利用娱蛤草超富集砷特征进行湿地系统除砷，发现娱蛤草具有耐高砷能力，砷形态会影响植物体内砷存在类型，HCO3-对砷的吸收有着明显的抑制作用。该方法受限于富集植物的活性，容易受到砷浓度、温度、氨氮化物、填料类型等影响。填料类型繁多，研究表明， 锰砂除砷能力大于陶粒、沸石和砾石，最大吸附容量达到36.62mg/kg。吴敏等通过组合不同基质和植物组成湿地系统，发现灯芯草富集砷能力优于娱蛤草，除砷率与温度和NH4+-N质量浓度呈显著正相关性，与P043--P质量浓度呈显著负相关关系。Pedescoll等认为可通过硫化絮凝一沉淀机制增强人工湿地对污染物的去除效率。生物处理法具备同步去除多种污染物、环保绿色的特性，在国外电厂废水处理中已有运行案例，但国内存在相关生物处理机制研究不足、具体运行参数缺失、装置设备建设缺乏经验、有毒物质生物累积性评估等问题，使得该法目前得不到广泛推广。 2 燃煤电厂湿法脱硫废水除砷工艺概述 现行国内WFGD脱硫废水的处理多是设立一套单独系统进行，使用化学沉淀絮凝工艺，即氧化处理-石灰乳中和-沉淀絮凝-沉降澄清-污泥处理过程，如图1所示，该工艺因具备技术成熟、设备简单适合、处理成本低、操作简单等优点被广泛应用且行之有效。目前对脱硫废水处理技术研究主要包括物化沉淀法、生物处理法、高温烟道蒸发、蒸发浓缩结晶等，其中生物处置法或高温蒸发等深度处理技术运行成本高昂，部分技术研究应用不成熟，可能会影响电厂的正常运行。在目前国内现行脱硫废水排放标准以及能源结构的条件下，国内电厂普遍采用物理化学沉淀法对脱硫废水进行单独处理的模式。  在上述处理流程中，废水中As(III)首先在曝气池中被空气氧化为As(V)，为后续砷的有效去除做好准备。石灰浆液作为钙沉淀剂对低浓度含砷废水有着较高的去除率，实验室试验表明，在最佳条件下石灰沉淀除砷的效率可达到99. 05 %，同时石灰浆液可以与废水中高浓度F-直接反应生成CaF2沉淀脱氟，与部分金属离子形成氢氧化物沉淀，对废水中杂质有着一定的絮凝作用。为有效去除Hg2+、Pb2+、Cd2+等残余重金属离子，常用方法是向系统中加入硫化剂，如Na2S、H2S等无机物，或TMT、DTCR等含有大量极性基的鳌合剂，硫化剂会捕捉废水中的砷生成As2S3、As2S5等难溶物从而进一步增强除砷效果。电厂中使用的絮凝剂多选择氯化铁、硫酸亚铁、硫酸氯铁、硫酸铝等，如铁系混凝剂在一定条件下会水解生成氢氧化铁，与废水中的可溶性砷形成砷酸铁等难溶性沉淀物，此外由于硫化物沉淀结晶比较细小，难以沉降，氢氧化铁会将水中的砷化物以物理吸附(静电引力)和化学吸附(化学键)的方式吸附到其表面，发生吸附共沉淀作用，提高除砷效率。另外适当添加高分子助凝剂(如聚丙烯酞胺PAM , PAM具有水溶性高分子长链线结构)，可在距离较远的微小沉淀物颗粒之间形成聚合物桥并逐渐增大，絮体网捕卷扫最终形成大絮凝体而快速沉降，大大强化处理效果。砷在现有脱硫废水物化处理过程中的转化去除过程见图2。目前国内湿法脱硫废水物化处理后砷浓度一般都可以达到排放允许值，但一方面达标出水回用后残留砷会继续在系统中循环富集，易造成砷浓度超标;另一方面产生的大量污泥存在不稳定性，污泥中部分砷化物会在适合条件下分解释放，对环境造成不可估计的损失。 |
