第３７卷第６期

２０１１年６月

水处理技术

１ＥＣＨＮＯＩ ＯＧＹ ＯＦ

ＷＡＴＥＲ

ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ

Ｖ０１．３７

Ｎｏ．６

Ｊｕｎ．，２０１１

１５

膜技术在饮用水除砷中的应用研究进展

王晓伟Ｌ２，席北斗２，霍守亮２杨天学ｚ，夏训峰２，刘鸿亮２

（１．北京师范大学环境学院，北京１００８７５；

２．中国环境科学研究院水环境系统工程研究室，北京１０００１２）

摘要：以低压驱动膜的微滤膜（ＭＦ）与超滤膜（ＵＦ），和高压驱动膜的反渗透膜（ＲＯ）与纳滤膜（ＮＦ）为主，分析

了目前国内外膜技术在饮用水除砷方面的效果、影响因素、浓水处理、膜污染及其清洗等方面的应用研究和进展情

况，同时对膜技术优缺点及其在除砷中的应用研究方向与前景做了展望。

关键词ｌ微滤膜；超滤膜；反渗透膜；纳滤膜；除砷

中圈分类号：ＴＱ０２８．８

文献标ｉ，ｑ码－Ａ

文章编号：１０００．３７７０（２０１１）０６．００１５．００４

地表水或地下水中砷含量的超标已成为公共健

康问题之一，而人类的活动是引起水中砷超标的主要

原因之一。如２００７年１２月底发生的贵州都柳江砷污

染事件咖，直接危及当地居民的饮用水安全。由国家标

准委和卫生部联合发布的生活饮用水卫生标准（ＧＢ

５７４９．２００６）将城镇砷的控制标准由５０斗ｇ・Ｌ．】调至

１０斗酽Ｌ＿１，农村控制标准为５０“ｇ・Ｌ．１。

目前，用于饮用水中除砷技术主要有沉淀、吸

附、离子交换和膜技术，其中膜技术被认为是水处理

中最有前景的技术之一【２】，在对含砷水的处理上也

是最有效方法之一【３】。膜分离是根据膜对混合物中

各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学

位差为推动力对双组分或多组分的混合气体或液体

进行分离、分级、提纯和富集的方法。通常所说的膜

分离技术按压力分为：低压膜如超滤（ＵＦ）膜和微

滤（姗）膜，高压膜如反渗透（ＲＯ）膜和纳滤（ＮＦ）

膜。与低压膜相比高压膜通常有相对小的膜孔径，但

需要较高的压力驱动以使流体通过膜【３】。而膜材料

和其表面性质与分离性能直接相关。

１砷的化学性质和在水中的存在形态

砷属于“类重金属”元素，在自然界中分布很广。

常见的氧化价态有Ａｓ（Ｖ）、Ａｓ（Ⅲ）、Ａｓ（０）和Ａｓ（－１１１），砷

在氧化环境中表现为含氧阴离子型。无机砷一般以两

种占主导的氧化形态存在，即亚砷酸（Ａｓ０２－）和砷酸氢

二钠（ＨＡｓ０２－），都是有毒性的，前者毒性约是后者的

６０倍。无机砷被认为是人类强致癌物质，摄入无机砷

会增加皮肤、肺、膀胱、肝脏和肾等器官癌变几率圈。

砷在水中的存在形态通常是依赖于ＨｓＡｓＯＪ

Ｈ山Ｏ，的酸系统，根据文献［３，４］修改后而得到的不

同形态砷的氧化还原电位与ｐＨ的关系，见图１。

ｌ

２

３

４

，

６

，

５

，ｌＵ

ｌｌ

１２

１３

１４

ｐＨ

图１单位酸度砷－水体系中不同形态砷的氧化还原电势

Ｅ－ｐＨ关系（２５＂Ｃ．１０１．３ ｋＰａ）

Ｆｉｇ．１

Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ－ｐＨ ｄｉａｇｒａｍ

ｆｏｒ

ｔｈｅ ａｒｓｅｎｉｃ－ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ

ａｔ

ｕｎｉｔ

ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆｆｌｌ

ｓｐｅｃｉｅｓ（２５℃，１０１．３ ｋｐａ）

这些阴离子有酸性特性，水中稳定的和占主导的

砷形态取决于溶液的ｐＨ。可以看出，砷酸盐ＨＡｓＯＤ

稳定存在于在充氧或氧化条件下，而亚砷酸Ｈ２Ａｓ０４－

则是存在缺氧或还原条件下。值得注意的是在中性

或弱碱性条件下，Ａｓ（Ｖ）表现为阴离子而Ａｓ（ＵＩ）表现

为中性分子。

在实际的膜分离砷的研究和应用中就可以根据这

—性质，进行预处理和砷的形态转化，以提高分离效率。

收稿日期：２０１０－０９－０２

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００９ＺＸ０７１０６—００１）：农业科技成果转化资金项目（２００８ＧＢ２４４２０４７０）

作者简介：王晓伟（１９８２一），男，博士研究生，研究方向为水环境污染与治理技术；Ｅ－ｍａｉｈｘｉａｏ

ｗｅｉ

ｗａｎｇ＠１２６．ｔｏｍ

联系作者：席北斗：联系电话：０１０．８４９１３１３３；Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｂｅｉｄｏｕ＠２６３．ｎｅｔ

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