文 献 综 述
1砷、锑污染的来源
水是人类生存发展必不可少的自然资源，然而随着工业化、现代化的进程的不断推进，人类向自然中排放的污水量随之增加。由于大部分污水的处理技术较为落后，从而使得污水中的重金属离子排放超标，造成重金属污染，砷和锑污染便是常见重金属污染。砷和锑是类金属，具有金属和非金属性质，属于元素周期表的VA族（分别为第三和第四元素），具有类似的化学性质和毒性，在自然条件下通常共同存在[1]。
砷广泛存在于自然界中，存在四种价态分别为-3、0、 3和 5，其中后两种价态最为常见[2]。单质砷对人体和生物无毒无害，而砷化合物均具有毒性，不同形态的砷毒性不同[3]。无机砷一般以两种氧化态存在，亚砷酸盐(NaAsO2)和砷酸盐(Na2HAsO4)[4]；有机砷化合物有甲基胂酸、砷脂类化合物、烷基砷、胂糖等[3]。水体中砷的主要来源包括自然作用以及人为活动。天然水中砷的存在与含砷源岩和沉积物的浸出过程有关，如冲积湖盆地的盆地沉积物，火山沉积物，地热来源等。不受控制的人为活动如金属矿石的冶炼，砷农药和木材防腐剂的使用，采矿废弃物和填埋场等均可能直接将砷释放到环境中[4]。
锑是一种有潜在毒性和致癌性的类金属元素，是砷的同主族元素。锑作为一种重要的金属，锑及其化合物被广泛应用于阻燃剂、合金、半导体、催化剂、弹药、医药等方面[5]。环境水体中锑污染来源主要有自然因素和人为因素，其中富锑矿区岩石风化、土壤径流以及因地质条件产生的锑污染属于天然因素。而人为产生的锑污染超过天然水平很多倍，主要来源包括采矿作业废水的排放、城市含锑生活垃圾的排放以及燃烧废气中锑的沉降[6]。
2砷、锑污染的危害
砷是一种毒性很高的原生质元素，在环境污染中被列为最毒的元素之一。砷可以通过呼吸、皮肤接触、饮食等途径侵入人体，与蛋白质和酶中的巯基结合，使酶失去活性，抑制体内生化过程，引起细胞代谢的严重紊乱[7]。砷及其化合物已经被美国疾病控制中心(CDC)确立为第一类致癌物质，砷中毒症状有急性、亚急性和慢性三种形式。无机砷很容易通过胃肠道吸收，主要在肝脏代谢为甲基化砷的有机形式，可以在尿液中排泄。摄入大量的砷会引起急性中毒，并伴有胃肠道，皮肤，神经，肾脏，肝脏，造血，心血管，呼吸系统和眼科系统等各种症状和体征[8]。长时间引用低剂量含砷水引起的慢性砷化物中毒可引起多种疾病，包括各种癌症、高血糖、高血压、心脏病、皮肤损伤、神经缺陷以及动脉粥样硬化等。As(V)的毒性不强，但在体内转化成As(III)后，会对细胞产生强烈的毒性，从而引起砷中毒[2]。
锑的危害很大，其对人体的危害及其生物毒理效应取决于价态和结合形态，不同价态的锑毒性顺序如下：锑＞锑(III)＞锑(V)＞有机锑[9]。锑对人体的危害主要表现在三个方面：①急性毒性，②慢性毒性，③潜在致癌性。锑通过皮肤、呼吸、饮食等进入人体后，与细胞中的巯基进行不可逆结合，既干扰了含巯基的蛋白质，又影响了酶的代谢，从而对生物产生毒害[6]。一般而言，锑中毒是慢性的，可能出现喉咙发干、呕吐、恶心、四肢无力、食欲减退等症状。但人体若吸入大量的锑可引起急性中毒，达致命量时数天甚至数小时内就可令人丧命。
3处理方法
水体中的砷、锑等重金属不但会造成环境的污染，而且还会对人类健康造成严重威胁。因此，在含砷(As)和锑(Sb)等重金属离子超标的废水排放之前，使用有针对性的治理技术去除废水中的重金属离子是非常有必要的。目前对废水中砷(As)和锑(Sb)等重金属离子的处理方法主要有混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法、膜法、生物法和吸附法等。
3.1混凝沉淀法
在去除水中重金属离子的方法中，混凝沉淀法最为广泛和有效。其处理的原理主要是通过调节pH，加入相应的沉淀剂使废水中呈离子状态的重金属离子转变为重金属化合物沉淀[5]。常见的混凝剂一类是铁盐，一类是铝盐。铝盐价格低廉，操作简单，适用于较宽的pH范围，但去除率较低，且会产生大量有毒有害的污泥，造成二次污染。铁盐的处理效果强于铝盐，但是对三价砷的去除效率较低[10]。李晓波等以FeCl3和Al2(SO4)3这两种最常用的混凝剂通过小规模的混凝微滤工艺来去除水体中的砷，结果表明在投加量适当的情况下，两种混凝剂对水体中As(V)的去除效果相当，出水中As(V)浓度均小于0.01 mg/g，符合饮用水标准[11]。Meea等人在对比研究了FC（氯化铁）和PAC（聚合氯化铝）去除锑过程中的差别后发现，无论是Sb(III)还是Sb(V)，FC均表现出了比PAC更好的去除性能[12]。但是由于产生的沉淀物中含有砷、锑，目前还没有找到进行再利用的方法，只能堆积起来，从而带来二次污染[13]。
3.2离子交换法
离子交换法是指将水体中的有毒重金属离子通过离子交换将无毒的金属离子交换进入水中，从而固定有毒金属离子以达到去除水中重金属离子的目的，具有很强的吸附和选择能力，常见的离子交换剂有离子交换树脂和沸石等。Liu等制备了新型的离子交换纤维，对五价砷的去除率可达98%。Korngold用强碱型阴离子交换树脂处理含砷水，对五价砷去除效果也较好，但无法去除三价砷[14]。何万年以氨基烷基磷酸基螯合剂阳离子交换树脂做交换剂有效去除了铜电解液中的锑和铋[9]。离子交换法吸附剂再生会产生大量废液，且处理工艺复杂、成本高，难以实现工业化生产。
3.3氧化还原法
根据重金属离子的性质可分为两种，一种是加入氧化剂或还原剂使重金属离子氧化或还原生成沉淀或转化成毒性较小的价态；另一种是采用电化学的方法，使水中的重金属离子还原成单质。氧化法成功地将毒性较大的As(III)转化为 As(V)，有效的转化了 As(III)难于处理的问题。Manning等人利用零价的铁处理水中的砷，结果意外发现零价铁能将 As(III)氧化为 As(V)，提高了除砷效率[15]。王学文等在铜电解液中加入过氧化氢,以碘化氢做催化剂,将电解液中的Sb(Ⅲ)氧化形成锑酸盐,陈化处理后将形成的锑沉淀物过滤去除[9]。但氧化还原法处理成本较高，抗干扰性差，且对重金属离子浓度较低的水溶液处理能力差，一般只作初级预处理[5]。
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