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砷有很高的毒性,存在于水中无色无味,会导致人的急慢性砷中毒。研究人员采用各种方法以去除湖水中的砷,但大多数研究均以模拟水样为研究对象,而非实际水样。这样在实验室得出的结论与实际使用的效果可能大相径庭。本文采用离子交换树脂对阳宗海实际水样中的砷进行处理。
本文首先以五种不同型号的树脂对阳宗海的实际水样进行了静态吸附实验,考察了反应时间、搅拌强度、反应温度以及pH值等因素对树脂吸附砷的影响。通过对比五种树脂静态吸附的除砷率,筛选出较适合于处理水样的树脂。由实验可知,100mL的水样中加入0.5mL的201×4强碱性阴离子交换树脂,在弱碱性的条件下,用磁力搅拌子以800r/min的转速搅拌60miN,除砷率可大于97%。经过处理,水中剩余砷浓度已低于国家饮用水标准。
其后,用201x4树脂进行动态吸附研究。通过三次放大实验发现:树脂动态除砷效果与线速度有着密切的联系。此外,在放大实验中,发现树脂上负载不少沉淀,用X射线荧光光谱和SEM进行分析,结果表明水中的硫酸根通过树脂的吸附被富集,与水中的钙离子生成了硫酸钙沉淀。对树脂的再生能力的研究表明,用稀盐酸和氯化钠溶液均能使树脂重复使用10次,并且除砷效果未见减低。
通过不同的阴离子与砷酸根离子所配制的溶液用树脂吸附的结果表明,阴离子对砷的吸附效果有较大影响。这是因为树脂吸附阴离子并无选择性,因此浓度更大、对树脂亲和力更大的阴离子相对来说更容易被树脂吸附,影响除砷效果。
通过上述研究以及对成本的初步估算表明,虽然离子交换树脂对砷具有很好的去除作用,并且对当地环境带来的副作用很小,但是因为阳宗海水量大、而且水中存在着大量的阴离子导致成本高昂。但仍可将离子交换树脂用于其他阴离子较少的水体或者家庭饮用水的除砷处理中。