Envenenamento por arsênio: remoção de contaminação por arsênio em água potável usando resina de troca iônica
Propriedades químicas e perigos do arsênico
Arsênio é um elemento metaloide, comumente conhecido como trióxido de arsênio, é uma substância altamente tóxica. Em 23 de julho de 2019, o arsênio e seus compostos foram incluídos na lista de poluentes tóxicos e perigosos da água (primeiro lote).
O conteúdo de arsênio na água da superfície é relativamente seguro, com muito poucas fontes de água da superfície excedendo 5 渭g/L. No entanto, os níveis de arsênio na água subterrânea podem atingir níveis mais altos. As estações de tratamento de água que usam fontes de água subterrânea para água potável devem adotar processos de tratamento apropriados para remover o excesso de arsênio da água. De acordo com os "Standards for Drinking Water Quality" (GB5749-2006), o conteúdo de arsênio na água potável deve ser menor que 0,01 mg/L.
Causas e perigos do excesso de arsênio nas águas subterrâneas
Tanto a água subterrânea natural quanto a água da superfície podem conter arsênio, com a água subterrânea tipicamente tendo concentrações de arsênio mais altas do que a água da superfície. O conteúdo de arsênio na água da superfície é relativamente seguro, com muito poucas fontes excedendo 5 渭g/L. No entanto, a água subterrânea pode ter níveis muito mais altos de arsênio. As plantas aquáticas que usam água subterrânea como fonte de água potável devem adotar processos de tratamento apropriados para remover o arsênio excessivo. De acordo com os "Padrões para Qualidade da Água Potável" (GB5749-2006), o conteúdo de arsênio na água potável deve ser menor que 0,01 mg/L.
Padrões e Limites de Qualidade da Água
| Indicador | Valor Limite |
|---|---|
| Indicadores Microbiológicos | |
| Bactérias coliformes totais
(NMP/100 mL ou UFC/100 mL) | Não detectável |
| Coliformes termotolerantes
bactérias (MPN/100mL ou UFC/100mL) | Não detectável |
| Bactérias coliformes fecais
(NMP/100 mL ou UFC/100 mL) | Não detectável |
| Contagem bacteriana total (UFC/mL) | 100 |
| Indicadores toxicológicos | |
| Arsênico (mg/L) | 0,01 |
| Cádmio (mg/L) | 0,005 |
| Cromo (Hexavalente) (mg/L) | 0,05 |
| Chumbo (mg/L) | 0,01 |
| Mercúrio (mg/L) | 0,001 |
| Selênio (mg/L) | 0,01 |
| Cianeto (mg/L) | 0,05 |
| Fluoreto (mg/L) | 1.0 |
| Nitrato (como nitrogênio, mg/L) | 10 (20 para fontes de águas subterrâneas) |
| Outros indicadores químicos | |
| Triclorometano (mg/L) | 0,06 |
| Tetraclorometano (mg/L) | 0,002 |
| Cloraminas (como Cl2, mg/L) | 0,01 |
| Clorofenol (como Cl2, mg/L) | 0,9 |
| Clorito (quando se utiliza cloro
dióxido para desinfecção, mg/L) | 0,7 |
| Clorato (quando usar
dióxido de cloro combinado desinfecção, mg/L) | 0,7 |
Tabela: Indicadores de qualidade das águas subterrâneas
Causas e perigos do excesso de arsênio nas águas subterrâneas
Fontes Industriais
A produção industrial é uma fonte significativa de contaminação por arsênio, particularmente na metalurgia não ferrosa e mineração. Minerais contendo arsênio, como arsenopirita, realgar, orpimento e enargita, são comumente encontrados ao lado de outros minerais de metais não ferrosos. Devido à liberação natural e às atividades humanas, especialmente a mineração extensiva e o uso de minérios de baixa qualidade, grandes quantidades de resíduos e subprodutos contendo arsênio são gerados na mineração e fundição de metais não ferrosos. Isso inclui poeira carregada de arsênio da pirometalurgia e resíduos de purificação da hidrometalurgia. Além disso, as águas residuais da preparação de ácido sulfúrico, produção de corantes químicos e pesticidas, processamento de madeira e indústrias de vidro e cerâmica geralmente contêm altas concentrações de arsênio.
Impactos na saúde
O arsênio pode entrar no corpo humano através do trato respiratório, alimentos ou contato com a pele, acumulando-se em órgãos ou tecidos como fígado, rins, ossos e cabelos. Pode danificar os sistemas digestivo e nervoso. O consumo prolongado de água com alto teor de arsênio pode levar a doenças de pele como ceratose e alterações de pigmentação, doença do pé preto, distúrbios neurológicos, danos vasculares e um risco aumentado de doença cardíaca. Em regiões como a Mongólia Interior, Xinjiang e Taiwan na China, os níveis de arsênio na água potável foram registrados em 0,2-2,0 mg/L, excedendo significativamente o padrão nacional de água potável de menos de 0,05 mg/L. Isso levou ao envenenamento endêmico por arsênio. Remover o arsênio da água potável é uma medida crítica para prevenir e controlar o envenenamento endêmico por arsênio.
Métodos de remoção de arsênico
Os métodos atuais de remoção de arsênio relatados nacional e internacionalmente incluem:
- Métodos biológicos
- Métodos de coagulação
- Métodos de precipitação
- Métodos de adsorção
- Métodos de troca iônica
Esses métodos são implementados para reduzir efetivamente os níveis de arsênio na água potável e mitigar os riscos associados à saúde.
Processos de remoção de arsênio em águas subterrâneas e potável
Métodos Biológicos
O princípio dos métodos biológicos envolve cepas bacterianas especiais que produzem substâncias semelhantes a lodo ativado durante seu cultivo. Essas substâncias usam floculação para se ligar ao arsênio, formando um precipitado, conseguindo assim a remoção do arsênio. No entanto, o ciclo de cultivo para essas cepas bacterianas é longo e requer condições ambientais rigorosas. Assim, os métodos biológicos são geralmente usados para remoção de arsênio em águas residuais, com raras aplicações relatadas para água potável.
Métodos de Coagulação
O princípio dos métodos de coagulação é usar coagulantes com fortes capacidades de adsorção para adsorver arsênio, convertendo-o em um precipitado. Este precipitado é então separado da água por meio de filtragem e outros meios. Os métodos de coagulação são econômicos, fáceis de operar e altamente eficientes na remoção de arsênio. Eles podem tratar efetivamente águas residuais industriais para atender aos padrões de descarga e garantir que a água potável atenda aos padrões de segurança. Portanto, a coagulação é amplamente usada na produção industrial e no tratamento de água potável. No entanto, os métodos de coagulação exigem grandes quantidades de coagulantes, geram quantidades significativas de lodo residual contendo arsênio que é difícil de manusear e, se acumulado ao longo do tempo, pode levar à poluição secundária, limitando a aplicação do método.
Métodos de precipitação
O princípio dos métodos de precipitação é usar reações químicas para converter arsênio em um precipitado, que é então removido por filtração. Os métodos de precipitação têm vantagens claras para o tratamento preliminar de águas residuais industriais com alto teor de arsênio, mas não são adequados para tratar quantidades vestigiais de arsênio em água potável. Portanto, águas residuais tratadas contendo arsênio geralmente requerem métodos adicionais para tratamento profundo para atender aos padrões de descarga.
Métodos de Adsorção
O princípio dos métodos de adsorção envolve o uso de materiais sólidos com altas áreas de superfície específicas e insolubilidade como adsorventes. Esses adsorventes usam mecanismos como adsorção física, adsorção química ou troca iônica para fixar contaminantes de arsênio da água em suas superfícies, obtendo a remoção de arsênio. A eficácia dos métodos de adsorção pode ser influenciada pela matéria orgânica, níveis de pH, a forma e concentração de arsênio na água e a presença e concentração de outros íons. Além disso, os materiais adsorventes costumam ser caros. Medidas de pré-tratamento, como filtragem em vários estágios antes de usar os adsorventes, podem ser empregadas para aumentar a eficiência dos métodos de adsorção.
Método de troca iônica
O princípio do método de troca iônica envolve o uso de resinas de troca aniônica com íons trocáveis que reagem com íons de arsênio na água para remover o arsênio. Este método produz apenas 20% do volume de lodo em comparação com métodos de precipitação química, reduzindo significativamente os custos de descarte de lodo. Além disso, o método de troca iônica tem uma grande capacidade de tratamento, é simples de operar, fácil de regenerar e tem boa eficiência de separação. Ele pode atender a padrões rigorosos de descarga e facilitar a recuperação de vários componentes valiosos. Portanto, é considerado um método promissor para remoção de arsênio e está sendo cada vez mais aplicado em vários cenários de remoção de arsênio.
Esses métodos são implementados para garantir a remoção segura de arsênio das águas subterrâneas e da água potável, evitando riscos à saúde associados à contaminação por arsênio.
Resumo dos métodos de remoção de arsênico
| Método | Princípio | Vantagens | Desvantagens | Aplicações |
|---|---|---|---|---|
| Biológico | Bactérias especiais
produzir substâncias que se ligam com arsênico para formar precipitados. | Eficaz para
arsênico de águas residuais remoção. | Longo ciclo de cultivo,
rigoroso ambiente requisitos. | Águas residuais
tratamento |
| Coagulação | Coagulantes adsorvem
arsênico, formando um precipitado que é então filtrado. | Econômico, fácil de
operar, alta eficiência. | Requer grandes quantidades
de coagulantes, produz lamas residuais significativas, potencial para secundário poluição. | Industrial e
água potável |
| Precipitação | Reações químicas
converter arsênico em um precipitado que é filtrado. | Eficaz para alta-
arsênico industrial águas residuais. | Não é adequado para rastreamento
arsênico na bebida água. | Industrial
águas residuais tratamento |
| Adsorção | Materiais sólidos com
alta área de superfície adsorver arsênico através de meios físicos ou químico mecanismos. | Eficaz para vários
concentrações de arsénio, adaptável a pré- medidas de tratamento. | Influenciado por orgânico
matéria, pH e outros íons, caro materiais adsorventes. | Beber e
águas residuais tratamento |
| Íon
Intercâmbio | Troca aniônica
resinas trocam íons com íons de arsênio em água. | Baixa produção de lodo,
custo-efetivo, grande capacidade de tratamento, fácil de operar, bom separação. | Requer regeneração
de resinas, alto potencial custo inicial. | Largo
aplicações |
O método de troca iônica se destaca por sua eficiência, baixos custos operacionais e capacidade de atender a rigorosos padrões ambientais, o que o torna uma escolha versátil e cada vez mais popular para remoção de arsênio em água potável e aplicações industriais.
Processo de remoção de arsênio usando troca iônica
Figura: Processo de troca iônica para remoção de arsênio
1. Oxidação:
- Agente oxidante: Um agente oxidante é adicionado à água subterrânea contendo arsênio.
- Pré-oxidação: Esta etapa converte o arsênio (III) em arsênio (V), que é mais facilmente removido por resinas de troca iônica.
2. Pré-filtração:
- A água passa por uma etapa de pré-filtragem para remover qualquer material particulado que possa obstruir a resina de troca iônica.
3. Resina de troca iônica:
- Troca iônica: a água pré-filtrada passa por uma resina de troca iônica, onde os íons de arsênio são trocados com outros íons na resina, removendo efetivamente o arsênio da água.
4. Águas residuais de retrolavagem:
- O sistema de troca iônica é periodicamente retrolavado para remover contaminantes acumulados da resina. A água de retrolavagem é tratada como água residual.
5.Água tratada:
- A água tratada, agora livre de arsênio, é coletada como água de saída pronta para uso.
Processo de remoção de arsênio por troca iônica da Sunresin
Usando o processo de remoção de arsênio por troca iônica da Sunresin como exemplo, o SEPLITE
® A resina de remoção de arsênio LAR714, que remove seletivamente certos íons, é empregada. Esta resina é utilizada por sua alta capacidade de adsorção e taxa de adsorção, removendo efetivamente compostos de arsênio da água potável e das águas subterrâneas.
SEPLITE
® LAR714
resina de remoção de arsênio é um tipo de resina de polímero com grupos funcionais, ostentando excelentes propriedades físicas e químicas. Ela tem indicadores de resistência superiores, atendendo aos requisitos para maiores alturas de leito de resina. Ela é usada para remover arsênio de água, alimentos, soluções de açúcar e outros líquidos. A resina pode adsorver até 1,4g de arsênio por litro de resina, com uma precisão de remoção de até 5ppb ou menos (a capacidade de adsorção e a precisão de remoção dependem do conteúdo de arsênio na solução de alimentação).
Para aumentar a seletividade da resina para arsênio, a BlueStar Sunresin incorpora grupos funcionais com funções de adsorção específicas na estrutura da resina. Isso resulta em seletividade excepcionalmente alta, alcançando adsorção direcional de arsênio a uma taxa de mais de 95%. Além disso, por meio de processos especiais, os grupos funcionais são garantidos para ter robustez e durabilidade excepcionais.
Vantagens do
SEPLITE
® Resina LAR714
Atualmente, o
SEPLITE
® Resina LAR714
alcançou reconhecimento da indústria nos setores químico, alimentício e de água potável, oferecendo as seguintes vantagens:
- Adsorção seletiva: A estrutura especial dos grupos funcionais da resina é seletivamente adsorvente em relação a arseniatos e arsenitos.
- Estável e Eficiente: A água tratada pode ter níveis de arsênio reduzidos para abaixo de 5 ppb, sem arsênio detectado acima do limite durante a operação. A eficiência de adsorção é tipicamente acima de 99%.
- Econômico e Confiável: A resina mantém capacidade de troca estável após saturação e regeneração, permitindo a reutilização. O consumo de energia operacional do equipamento é baixo.
- Fácil operação e manutenção: O sistema é altamente automatizado, com opções de controle automático ou manual do fluxo de água e do processo de regeneração.
- Várias especificações de equipamento: o equipamento pode ser projetado com diferentes especificações com base no volume de água, lidando facilmente com diferentes quantidades de água.
- Economia de espaço: o equipamento ocupa pouco espaço, o que economiza espaço.
Essas características tornam o SEPLITE ® LAR714 resina, uma solução versátil e prática para remoção de arsênio em diversos setores.
SEPLITE
® LAR714
Estudo de caso de remoção de resina de arsênico
Caso de remoção de arsênico em água potável
Uma empresa de água potável em Guangxi implementou um projeto de remoção de arsênico usando
SEPLITE
® LAR714
resina. A água de origem era água de torneira com um teor de arsênio de aproximadamente 80 ppb. O sistema foi projetado para operar com uma vazão de 12,5 m³/h e funcionar continuamente por 24 horas. Com base nas condições específicas do projeto, requisitos comerciais e padrões relevantes, a Sunresin empregou um sistema de remoção de arsênio por troca iônica. A água tratada teve um teor de arsênio reduzido para menos de 10 ppb. A resina usada no sistema é capaz de ser regenerada e reutilizada.
Este caso destaca a eficácia e eficiência do
SEPLITE
® LAR714
resina na remoção de arsênio da água potável, garantindo a conformidade com os padrões de segurança e fornecendo uma solução confiável para operação contínua.
Caso de remoção de arsênio na indústria de semicondutores
Em um projeto especial de remoção de arsênio em uma unidade de produção de semicondutores, o arsenieto de gálio (GaAs) foi usado no processo de fabricação, resultando em águas residuais contendo arsênio que precisavam de tratamento. As águas residuais tinham uma concentração de arsênio de 11,287 ppm, um pH de 7,69, era um líquido incolor e transparente e tinha uma condutividade de 464 碌S/cm. A Blue Sky Technology usou um processo de resina de troca iônica de remoção de arsênio, reduzindo a concentração de arsênio no efluente para menos de 0,3 ppm, atendendo aos requisitos do cliente e satisfazendo os padrões de qualidade da água Classe III, conforme especificado nos "Surface Water Environmental Quality Standards". Além disso, a água tratada era estável.
Adições não contidas no documento original:
Resumo
O
SEPLITE
® LAR714
A resina da Sunresin demonstrou desempenho excepcional na remoção de arsênio de várias fontes de água, como água potável, alcançando reconhecimento da indústria por sua alta eficiência, estabilidade e viabilidade econômica. As propriedades de adsorção seletiva da resina, combinadas com sua capacidade de ser regenerada, a tornam uma escolha confiável para operação contínua em várias aplicações.
Dedicação de Sunresin
A Sunresin está comprometida em abordar os desafios ambientais por meio de soluções inovadoras. Nossa dedicação em impulsionar a inovação em tecnologias de tratamento de água é evidente no desenvolvimento do
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® LAR714
resina. Ao alavancar pesquisa e desenvolvimento avançados, a Sunresin visa fornecer soluções eficazes, sustentáveis e econômicas para garantir água potável segura e proteger a saúde pública.
Junte-se a nós em nossa missão de garantir água potável limpa e segura para todos. Entre em contato com a Sunresin hoje mesmo para saber mais sobre nossas soluções inovadoras de remoção de arsênio e como podemos ajudar você a atender às suas necessidades de tratamento de água. Juntos, podemos causar um impacto significativo na saúde pública e no meio ambiente. Entre em contato com nossa equipe para uma consulta e dê o primeiro passo em direção a um futuro mais limpo e seguro.
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