浅述污水中硒的处理

[摘要]随着首届“国际硒与环境和人体健康大会”的开幕,硒在环境和健康领域已受到了更多人的关注。本文就硒的各种性能及目前国内污水中硒处理的常用技术进行了一些探讨,希望在我们的生活中硒能被更好的熟知与利用。

[关键词]微量元素 健康 处理法

一、硒之初认识

1.硒作为一种化学元素是1818年由瑞士化学家Berzalius发现的。硒的原子序数为34,单质硒有三种同素异形体:无定形硒、晶体硒和金属硒。无定行硒粉末的颜色是从深红色到黑色,在50-60℃温度下软化,70℃时具有弹性。深红色的晶体硒熔点为144℃。红色晶体不很稳定,加热时可转变为稳定的灰色晶体。

硒,元素符号为Se,它是人体所必需的微量元素。人体是由各种化学元素组成的。目前已知天然存在的化学元素有92种,在人体内已发现81种。元素是构成人类生存环境的基本物质,也是构成生物体的基本成份。人们通常根据元素在生物体中的含量将其划分为常量元素和微量元素。人类机体内常量元素共11种:氧、碳、氢、氮、钙、硫、磷、钠、钾、氯和镁,占人体总质量的99.95%,是人体的造体元素。其余70余种元素仅占人体总质量的0.05%,被称做微量元素。

目前被世界公认的人体必需微量元素有14种:铁、铜、锌、钴、锰、铬、钼、镍、钒、锡、硅、硒、碘、氟。硒是人和动物活动中最重要的微量元素之一。无论动物或人类硒主要经胃肠道吸收,吸收后的硒经血浆运载进入各组织,主要分布于肾、肝、胰腺、垂体及毛发,而肌肉、骨骼和血液相对较低,脂肪中最少。硒的营养保健作用:抗氧化、抗衰老、抗辐射、抗病毒、保护视力、提高人体免疫力。硒是人体免疫调节营养素,既能激活细胞免疫中淋巴细胞,又能刺激免疫球蛋白及抗体产生。免疫调节作用是通过抗氧化剂辅酶Q、半胱氨酸、维生素E来完成,而这些都要在硒的参与下才能激活,缺硒必然导致免疫力下降,各类疾病相继出现。2003年美国食品药品管理局(FDA)明示:“硒能降低患癌风险”和“硒可在人体内产生抗癌变作用”。

2.硒的解毒、排毒及对人体健康的因素。硒与金属的结合力很强,能抵抗镉对肾、生殖腺和中枢神经的毒害。硒与体内的汞、铅、锡、铊等重金属结合,形成金属硒蛋白复合而解毒、排毒。

除此之外,硒还能防治肝病、保护肝脏。

我国医学专家于树玉历经16年的肝癌高发区流行病学调查中发现,肝癌高发区的居民血液中的硒含量均低于肝癌低发区,肝癌的发病率与血硒水平呈负相关。她在江苏启东县对13万居民补硒证实,补硒可使肝癌发病率下降35%,使有肝癌家史者发病率下降50%。

近年来,作为人体内无法合成的一种微量元素,硒的营养研究,已成为世界各国,尤其是欧美亚各国微量元素营养研究最受关注的热点之一。有人曾这样颇为感慨地说:“我们对硒了解得越多,就越体会到它对健康有多么重要。”

人们给了硒很多美称:硒是微量元素皇冠上的一颗明珠、硒是生命的面包、生命的火种、抗癌之王、防肝坏死保护因子等等,甚至有人把90年代称为“硒年代”。在过去的十年里,发表的关于硒营养研究的科学论文超过了10万篇,几乎所有的新发现、新进展都表明,硒对人类健康至关重要。

3.硒虽然有很多好处,但任何食物过量都会对人体产生危害,硒也一样。持续摄入高硒食物、水等可导致硒在体内蓄积而引起硒中毒。

慢性硒中毒动物的特征是脱毛、畸形和肝硬化。急性硒中毒的特征是脱发、脱指甲(趾甲)、皮疹、周围神经病、牙齿颜色呈斑驳状态、龋齿发病率升高。这些病人的食物和体液及组织中硒浓度是克山病流行区的1000倍。如果每日摄入硒400―800μg/kg就可导致急性中毒。

过量硒可引起DAN碱基替换增加,诱发染色体畸变及外周血淋巴细胞姐妹染色体互换频繁升高。高浓度的硒可产生致突变作用及对细胞内遗传物质有损伤作用,甚至引起细胞癌变。

人体对硒的认识是从中毒开始的。1934年美国农业部在本国的两个农业实验站发现,导致动物碱毒症的原因是吃了含硒量高的食物。1984年美国曾报告过13人吃了一种补硒“健康食品”而发生硒中毒,其硒含量高于标签所示的182倍。受害者摄入的总硒量估计位27—2387mg。中毒病人出现恶心、呕吐、头发脱落、指甲变形、烦躁、疲乏和外围神经病变。

20世纪60年代,在我国恩施市曾发生人食用高硒水果和粮食引起的中毒。其中毒特征为头发、眉毛、指甲脱落、皮肤损伤、牙齿腐蚀和神经系统异常.

4.硒的所有化合物都为剧毒物。硒有毒,它的所有化合物均属剧毒物。晒的化合物掉在皮肤上会产生斑疹。晒中毒后,人会感到头痛,长期丧失嗅觉.不辨香臭,牛羊吃了含硒较多的牧草会掉毛、软蹄。总之,硒是一种可造成公害的毒性物质。

二、含硒废水的一般处理法

1.离子交换法

此为处理工业含硒废水的常用方法。此法原理为:离子交换法除硒是利用阴离子树脂与含硒原水充分接触,交换树脂有选择的吸收水中的硒酸根离子,从而达到去除水中硒的目的。影响其去除效率的主要因素有原水PH;原水温度;原水浊度;持续时间。

利用此法去除硒不仅效果好,操作简单,而且水中残留硒浓度低,能满足水质标准的规定含量。通过诸多比较发现,201×强碱性阴离子交换树脂是较理想的除硒交换剂,它交换速度快,工作效率高,对亚硒酸根离子的亲和力较大,交换容量较高。它属于Freundlich吸附模型。一般经处理后可得到SeO2白色粉末。此为最常见工业废水处理法。

2.活性碳吸附法

活性炭是一种非常优良的吸附剂,它是利用木炭、竹炭,各种果壳和优质煤等作为原料,通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性,可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质,以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。

活性炭微孔的孔隙容积一般只有0.25-0.9mL/g,孔隙数量约为1020个/g,全部微孔表面积约为500-1500m2/g,通常以BET法测算,也有称高达3500-5000 m2/g的。活性炭几乎95%以上的表面积都在微孔中,因此除了有些大分子进不了外,微孔是决定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容积一般约为0.02-1.0mL/g,表面积最高可达几百平方米,一般只有活性炭总蚕种的约5%。其作用能吸附蒸汽,并能为吸附物提供进入微孔的通道,又能直接吸附较大的分子。

此法的原理是利用多孔性的固体物质活性炭,使水中被吸附在活性炭表面的亚硒酸盐和硒酸盐分离出去而达到去除的目的。有关此类活性炭吸附除硒的方法目前国内并不成熟,在国内外报道中还比较少见。

3.铁硒共沉淀法

此法主要是使氧化铁投入水中二生成氢氧化铁沉淀,当溶液中三价铁离子过量时,氢氧化铁沉淀首先吸附构晶离子三价铁离子,使沉淀带正电荷,能够吸附水中的杂志阴离子三氧化硒进而形成难溶物质使之与原水分离,而将三氧化二硒离子除去,以达到除硒目的。此法的优点为除硒投资省,处理成本低,操作比较简单。当以氯化铁为沉淀剂使用此法时,最佳Ph以6-8为宜,此法对原水的浊度,温度范围均较大。

4.人工湿地法

人工湿地一般由人工建造和监督控制,与沼泽类似的吃力系统。主要是利用自然生态系统中的物理,化学和生物的三重协同作用来实现对废水的净化。它主要是通过对湿地床中填料的定期更换或栽种植物的收割,而最终使污染物从系统中去除。

目前,人工湿地法多以芦苇作为湿地植物。目前此法正在不断研究应用和发展当中。

三、结语

我国目前地质中储备着大量的硒元素,只有随着了解的增多,才能熟悉并利用它。硒的重要性已日趋凸显出来,对含硒废水我们要严格控制并加强管,稍有不慎,就会对环境和人体造成巨大的危害。相信随着了解的升入,硒必将在我们生活中占有一个或不可缺的地位。

参考文献:

[1]秦钰慧等.饮用水卫生与处理技术.北京:化学工业出版社,2002.

[2]施永生等.铁硒共沉淀法去除原水中硒.中国给水排水,2004.

[3]汤鸿宵.用水废水化学基础.北京:中国建筑工业出版社,1986.

[4]陈冠荣等.化工百科全书(第17卷).北京:化学工业出版社,1998.

[5]沈耀良等.新型废水处理技术——人工湿地,污染防治技术,1996,9(1-2).

[6]李科德等.芦苇床系统净化污水的机理.中国环境科学,1995,15(2).