表面化学处理方法范文第1篇

【关键词】铝合金；表面处理；工艺的优化

【Abstract】Aluminum is aluminum based alloy in general，in the aerospace，machinery manufacturing，industrial production are nonferrous metal structure material widely applied.With the rapid development of science and technology and industrial economy，people are increasingly concerned about the method of aluminum alloy production methods and surface treatment.As is known to all，aluminum alloy is easy to corrosion in the humid air，the corrosion not onlymake the surface of aluminum alloy becomes rough but also on the performance of aluminumalloy caused some impact.This paper describes in detail some of the aluminum alloy die casting surface physical treatment and chemical treatment method，can effectively preventcorrosion of aluminum alloys， brought benefits to improve the efficiency of industrial production.

【Key words】Aluminum alloy；Surface treatment；Process optimization

0 前言

随着我国工业的不断发展，金属结构材料得到了广泛的应用，其中，铝合金是目前压铸业中用量最大的一种有色金属材料结构，并且被广泛应用于航空航天、轻工建材、交通运输等行业。对于铝合金的处理方法有很多，目前看来压力铸造技术由于其充型能力高，生产效率高等显著优点，被广泛应用。虽然这种铸造方式优点众多，但是目前我国很多企业由于对新技术掌握的不完全，所以仍然选择成本高、周期长、质量差的传统方法进行制模。本研究将对铝合金的压铸件表面的处理方法作出分析与讨论。

1 铝合金氧化的原因

一般来说，金属材料是很容易被氧化的，虽然科研人员已经研究出合金材料，并且合金材料对于氧化来说，也有着比较不错的表现，但是在实际的生活生产之中，合金材料也会发生氧化的情况，情况一旦发生，可能会导致材料变的比较脆弱或者发生一些反应，这在工业行业上是很严重的情况，因此，科研人员必须要找出氧化原因，并尽量在实际的工业生产中避免。一般来说，由于合金材料生成的第二相与铝基体的电极电位有所差异，所以对于铝合金的阳极氧化与铝基体阳极氧相比较要复杂得多，除此之外，铝合金由于主要成分是铝，所以在其阳极氧化膜中的成分必然会存在氧化铝成分，而铝合金又有其他金属成分，而其他金属成分发生阳极氧化之后，也会产生一些氧化物，除此之外，在铝合金的阳极氧化膜中还会有一些单质状态的金属物质和金属间化合物状态的存在等。比如铝合金在发生阳极氧化时，铝合金的组成成分Mg一般都会被氧化并以相应的氧化物的形式出现，而对于铝合金的其他组成成分比如AlFeSi一类的金属间化合物或者是Si一类的物质由于其化学性质比较稳定，所以这类物质很难被氧化，所以，一般在铝合金的阳极氧化膜中，Si就会以单质的成分直接出现，而金属间的化合物一般也会直接出现在在阳极氧化膜之中。而由于铝合金是由众多材料组成，其中可能有一些金属间化合物会直接被电解液溶解，这样在铝合金发生阳极氧化时，其表面的氧化膜就会由于这类原因而出现一个个的空洞，而这类物质在铝合金中一般都是Cu单质或者是Mg2Si之类金属间化合物。而对于第二相析出粒子所发生的不同的阳极氧化现象来说，在析出相发生阳极氧化的过程中，会根据铝基体所处的不同极的差别而发生不同的反应和现象。比如，如果在阳极氧化过程中，铝基体处于阳极位置，那么铝基体会优先被溶解或者优先被氧化；如果铝基体处于阴极位置的时候，铝基体就不会被优先溶解或优先氧化，而是会直接进入氧化膜之中。因此，科研人员根据阳极氧化的基本原理可以发现，在铝合金发生阳极氧化时，其氧化膜的主要组成成分为Al2O3・Al（OH）x（SO4）y，并且，在氧化膜之中可能还会存在一些其他含量较低的成分，所以，对于铝合金表面出现黄色斑点的情况也有可能是因为这一原因。而科研人员通过对铝合金材料进行阳极氧化试验后得出结论黄色斑点是因铝合金中的Si而引起的，随着Si含量越高，阳极氧化后的压铸件越难以避免黄斑问题。因此，在对铝合金材料进行制造的过程中，对Si材料的添加应该适量，不要过分的添加，从而造成铝合金表面出现黄色斑点的氧化现象，而影响工业生产。

2 国外铝合金压铸件表面常用的处理方法及现状分析

2.1 通过机械处理方法处理

一般来说，对于铝合金压铸件表面的处理方法有很多，而所谓的机械处理方法也可以被称为物理方法。而所谓的机械处理方法是通过对铝合金压铸件表面的进行作业，在不改变铝合金压铸件的自身构成的组成下来对其表面进行处理。而一般的机械处理方法（物理方法）有喷砂、用等细度的金刚砂纸或者钢丝刷、研磨盘打磨、将等待进行胶接的零件在稳定的三氯乙烷蒸汽中放置约30s、或者用符合HB5226的水基清洗剂对铝合金压铸件的表面进行擦洗等。下面本研究中将选取其中最常用的两种机械处理方法来对此进行简要的介绍。首先对喷砂法进行介绍。喷砂，顾名思义是对铝合金压铸件的表面进行喷砂处理，一般所选用的砂不是我们日常生活中所见的沙子，而是采用粒度不同的氧化铝或二氧化硅来对铝合金压铸件表面进行处理，并以此增加宏观粗糙程度以提高铝合金压铸件与胶的机械咬合的强度。而喷砂程序不能直接就将需要处理的铝合金压铸件进行直接喷砂[1]，而需要在喷砂前将其表面的油污、油脂等污物去除，在除去污物之后进行喷砂处理。铝合金压铸件在经过喷砂处理之后，可以比处理之前的胶接耐久性更强。另一种比较常用的方法为机械打磨方法。所谓的机械打磨方法，从其字面的含义上就可以了解到，是通过使用一些表面粗糙的物质，对铝合金压铸件的粗糙表面进行打磨处理。一般在采用机械打磨方法处理铝合金压铸件时，一般采用SB（3M公司生产的scotchbrite机械化打磨刷）、砂纸、钢丝刷等在铝合金去除油污后打磨其表面。而机械打磨方法，除了处理铝合金压铸件的表面之外，也可以作为磷酸阳极化处理的预处理方式。但是，上述两种比较常见的方法虽然比较简单，也可以使铝合金压铸件表面的胶接粗糙程度加大，但是，在进行喷砂和机械打磨处理之后，其表面很容易残留一些碎屑，这样对胶接会产生有害的影响，并且对所需要胶接的物质造成伤害。因此，一般生产中都会采用砂纸对其表面进行处理，同时，砂纸处理的方法也是目前为止，在大多数环境下最令人满意的一种方式。

2.2 通过化学方法处理

除了对铝合金压铸件表面进行一般的物理方法进行处理之外，还有化学方法对铝合金压铸件的表面进行处理。一般的化学处理方法分为碱溶液处理方法、硫酸--重铬酸盐溶液处理方法（FPL方法）、混合酸处理方法这三种组成。下面将对铬酸刻蚀法进行重点的叙述。所谓的铬酸刻蚀方法，最早在1941年被提出，而20世纪30年代时，英国皇家空军就已经使用这种方法进行金属器件的表面处理。而在早期，这类方法还没有像现在一样被应用于这类金属器件的处理，而是被应用于涂漆和点焊的预处理上。而在1943年，铬酸刻蚀方法被应用于大黄蜂战机备件的胶接处理工艺之中。自此之后，这类方法被广泛的应用于欧洲飞机的胶接之中。随着时代的不断发展，在Forest Products Laboratory工作的Eickner和Schowalter等研究人员对当时的表面处理方法进行了比较和分析，并将其整理后应用在美国的航空工业制造之中。在研究人员所整理的汇报之中对重铬酸―硫酸浸泡处理铝合金表面的方法进行了详细的分析，并发现，这类处理方法可以有效的提高胶接的强度及其胶接的耐久性。这类方法就是现在注明的FPL腐蚀方法。而在早期，人们虽然认识到这种方法所具有的优点，但是由于当时的技术并不是十分的成熟，所以，最初的FPI腐蚀中所含有的铬酸浓度很低，由于铬酸浓度没有达到要求的标准，并且进行铬酸处理的时间掌握的也不是十分合适，就导致这种预处理是不合格的，不仅不能提高胶接的强度和其耐久性，反而会起到相反的效果。因此，相关的科研人员对这类方法进行了改良。所以，现在所使用的FPL方法是经过改良的标准化、改进化、优化后的。同时，这类被改良后的FPL方法是现在最为广泛的应用于金属表面的处理方法之一。

2.3 通过物理化学方法进行处理

一般来说，除了上述的化学处理方法和机械打磨方法等，还有一种比较普遍的处理方法为物理化学方法。而物理化学方法一般由微弧氧化法、电镀法、激光处理方法、阳极氧化处理方法等，而阳极氧化处理方法由分为磷酸阳极化（PAA）处理、铬酸阳极化（CAA）处理、混合酸阳极化（MAA）处理等。并且，将这些方法与适当的物理方法、化学方法和物理化学化方法进行处理，比如铝合金阳极化处理法就是很好的例子。而所谓的阳极化处理法，是一种比较常见的物理化学方法，其主要的操作方法为，将铝合金作为化学电池的阳极进行处理，然后通过所发生的反映来对铝合金进行适当的腐蚀作用。而阳极化处理方法也是有很多的分类的，并且根据电源灯的种类来说可以将其分为直流阳极化和交流阳极化。而直流阳极化与交流阳极化的区别主要是直流阳极化只能将需要进行腐蚀的金属零件接在电源的阳极，采用其他的材料作为阴极；而交流阳极化在化学电池的阴阳两极都可以挂金属零件，并利用交流电的特点来交替的对金属零件进行腐蚀作用。而对于现代的工业生产来说，一般都会根据所需要进行的工业生产来选择合适的方法进行物理化学方法的处理。比如在航空航天领域，科研人员一般都会学则直流阳极化的处理方法等。而科研人员通过对阳极化处理的多次实验的出结论，铬酸阳极化处理与磷酸阳极化处理方法在胶接接头腐蚀等方面的表现都十分优秀，同时，磷酸阳极化处理方法对于环境的适应性更好，胶接的强度更高，耐久性也更强。但是，阳极化处理的过程比其他方法要复杂很多，并且工艺也更为细致，不仅需要在阳极化处理前需要进行去油脂、去黑膜以及去表面氧化物的处理，还需要对处理后的金属零件进行清洗处理等。除此之外，科学家也发现，激光处理的方式较其他方式相比较，效果更为优异，表现也更为突出。

3 结语

随着我国科技的不断发展，我国工业生产行业也逐渐走上了正轨。其中铝合金材料及铝基复合材料作为工业重要的材料之一，对其的研究需要更进一步的努力。而随着我国的不断强大，我们国家也逐渐由过去的国外进口逐渐偏向于国产化，我国的设计理念也逐渐与世界接轨。因此，这就要求铝合金技术必须更加成熟，同时也对胶接技术提出了更高的要求。但是目前我们的能力还是比较有限，但是相信在不久的以后，我们一定会找到更加优秀的方法，来完善铝合金的处理，从而使我国在工业领域走向更高的领域范围。

表面化学处理方法范文第2篇

关键词 灰度值；表面缺陷检测；视觉成像；图像噪声

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）186-0047-02

金属表平面的缺陷检测中主要有划痕、污点和凹陷等检测功能，应用基于灰度阈值的分割法能实现基本检测功能，但是实际的场景应用中金属会出现较大的反光情况，会导致检测效果极差，主要的误判经常出现在反光边缘交界处，反光的内部区域灰度变化的情况依然适合灰度阈值的处理方法，因此我们就可以通过标准图片的灰度值对比方式，把变化大的区域独立分离成适合于灰度阈值处理的区域，再细化进行检测。应用灰度对比提取缺陷区域的方法和基于灰度值分割的缺陷判断方法相结合进行金属表面缺陷检测[ 2 ]。如图1为本文使用的金属检测表平面。

1 独立缺陷区块的提取

对整体的检测区域进行一个粗略的分离效果，通过一个标准的表面内的像素点进行灰度值的提取，后通过检测过程中对每个像素点灰度值对比的方式提取出变化较大的点集，初步形成含有缺陷的区域，为后面的准确查找缺陷区域做准备[ 3 ]。

1.1 灰度数据点定位

2 基于灰度阈值的缺陷判断方法

2.1 图片噪音处理

对于灰度阈值方式而言，适合处理一个较为平均的灰度变化，因此本文选择更加合适的均值平滑进行噪音处理，其中均值平滑是基于像素掩码处理的平滑方式，通过给定一个m×n的像素矩形进行逐一像素的扫描，把该矩形内包含的像素求平均值后把该矩形内的像素都设置为该平均值，从而达到均值平滑处理的效果，其中选取的像素矩形越大，则平滑处理效果越明显。对于本文表面的噪点处理，所需要处理表面的噪点比较少，使用3×2像素矩形进行平滑处理即可达到处理效果。

2.2 缺陷灰度增强处理

通过灰度增强处理算法，把缺陷区域灰度值和背景区域灰度值进一步的扩大对比度，从而更加准确的提取出缺陷区域[ 5 ]。增强算法公式为：

3 结论

如表格2所示为直接的阈值处理效果和独立分割阈值处理的效果对比图表，由可知本文使用基于灰度对比的区块化处理的缺陷检测方法，实现的图片处理过程中的分块结构处理，使得复杂变化的问题单一提取处理，使得算法的特征处理简单化，且使用了图片增强对比度的计算尽最大可能的抑制图片噪音的变化情况，使得特征处理更加稳定化，本文的方法适合于绝大部分表面灰度值基本一致的金属表面缺陷处理情况。

参考文献

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[3]官燕燕，刘昕.基于统计阈值法的印品缺陷检测[J].西安理工大学学报，2007（4）：410-413.

表面化学处理方法范文第3篇

一、无铬钝化处理技术

1.钼酸盐、磷／钼酸盐钝化处理

钼与铬同属ⅥA族，是一种有希望替代铬酸盐的物质。钼酸盐早已广泛用作钢铁及有色金属的缓蚀剂和钝化剂。英国Loughborough大学的Bijimi等研究了钼酸盐钝化处理过程中的电化学特性和锌表面的化学浸泡处理。在腐蚀试验中，钼酸盐转化膜的耐蚀性不如铬酸盐转化膜。近年来的研究表明在磷/钼酸盐钝化液中掺杂有机/无机缓蚀剂，能更进一步提高转化膜的耐蚀性。宫丽等采用在钼酸盐钝化液中加入适量H3PO4、SiO2、Ti(Ⅳ)盐等添加剂，对钼酸盐钝化膜改性的Mo-P-Si-Ti复合钝化膜，并讨论了钝化膜的成膜机理和防蚀机理。

2.硅酸盐钝化处理

硅酸盐处理具有成本低、钝化液稳定性好、使用方便、无毒、无污染等优点，但耐腐蚀性能较差。为了增强膜层耐蚀性，钝化液中常加入一些有机促进剂，如水溶性阴离子型丙烯酸胺、硫脲等化合物。

3.稀土盐钝化处理

金属的稀土钝化处理方法通常比较简单，一般只要将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间（化学浸泡法）或将金属作为阴极通电极化（阴极极化法），便可使金属钝化，即在金属表面形成稀土钝化膜，钝化过程的工艺条件对稀土转化膜的形成及其性能有很大影响。

（1）化学浸泡法。化学浸泡法即将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间完成钝化的方法。钝化时所用的钝化处理溶液有两类：一类是单一的稀土盐溶液(有时含有NaCl)；另一类是溶液中除含有稀土盐外，还含有强氧化剂和成膜促进剂或辅助成膜剂等添加物。

（2）阴极极化法。阴极极化法是将置于稀土盐溶液中的金属工件作为阴极，进行阴极极化处理的方法。该方法能在较短时间内使金属表面形成稀土转化膜。但阴极极化处理时有氢气析出，使转化膜出现较多微孔，且与金属层的结合强度低，进而导致稀土转化膜的耐蚀性下降。阴极极化法处理后得到的稀土转化膜耐蚀性低于化学浸泡法，因此阴极极化法应用很少。

4.钨酸盐、钛、锆、铪系钝化处理

含锆溶液代替铬酸盐用于铝基表面的预处理已被确认，锆基无铬钝化液也可处理锌基表面，作为涂漆的前处理，而一般不作为最终处理。锆基无铬钝化液主要含有H2ZrF6，提供Zr和F。另外，常需加入少量的HF。锆系处理铝合金的耐腐蚀能力同铬酸盐接近。

5.硅烷钝化处理

硅烷特殊的结构特征决定了它可以与金属形成Si-O-Me(Me表示金属)化学结合键，从而可以提高涂层与金属基体的化学结合力。

以硅烷为主的金属表面防锈技术具有以下优点：工艺过程简单，无毒、无污染，适用范围广，成本低，防腐效果优于传统的磷化、钝化工艺，经硅烷处理过的金属表面对有机涂层的胶粘性能优异。如能实现工业化生产，必将对金属材料表面处理行业带来深远的影响。

二、硅烷偶联剂简述

偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂，主要用作高分子复合材料的助剂。偶联剂的种类繁多，主要有硅烷偶联剂、钦酸酯偶联剂、铝酸酷偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂等。其中，硅烷偶联剂(Silanecouplingagents，简称“SCA”或“硅烷”)是应用最早、最广泛的偶联剂，它发展至今已有近70年的历史。现在，硅烷偶联剂基本上适用于所有无机材料和有机材料的连接表面，己经被广泛应用在汽车、航空、电子和建筑等行业中。

三、金属表面硅烷化的研究进展

硅烷偶联剂并非一种新材料，但其用于金属防腐和金属材料表面预处理中却是一个新兴的领域。以硅烷偶联剂为主的金属表面防锈技术能满足以下几个要求：

化学药品和处理步骤经济合理；

无环境污染；

在干湿条件下为涂层与金属基体提供优异的结合力；

表面化学处理方法范文第4篇

关键词：金属材料，表面处理

（一）金属表面层改质

金属材料防腐性和绝缘性差的缺点不仅严重影响医疗仪器的使用寿命，同时也会给使用者带来不可估量的安全隐患。改变材料原有的表面性质，可以提高原有材料的耐腐性、耐磨性、绝缘性等。

金属材料表面改质的处理方法可分为两种：物理方法和化学方法。

1.物理方法

1.1喷漆

喷漆可掩盖熔接痕等缺陷，略有光泽。喷漆是很多产品生产的最后一道工序，协调的色彩、光亮的漆膜，既能起到美观装饰作用，又能对工件表面起到良好的保护作用。

1.2热喷涂

热喷涂是利用有燃料气或电弧等提供的热量，经喷枪将丝（棒）状或粉末状喷涂材料加热到熔化状态，并通过高速气流进一步雾化、加速，然后喷射到经过制备的工件表面而形成图层的方法。热喷涂可分为电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂、爆炸喷涂等。

通过喷涂，金属表面可获得特殊的性能，如耐高热、隔热、导电、绝缘、防辐射等。

1.3电镀

电镀是利用外加电流作用从电解液中析出金属，并在物件表面沉积而获得金属覆盖层的方法。保护性镀层，用于防止锈蚀或腐蚀，如镀锌、镀镉、镀锡、镀铅等；工作―保护性层，除了防止零件免受腐蚀外，主要用于提高零件的抗机械磨损与表面硬度；保护―装饰性镀层，防腐及使制品具有经久不变的光泽外观。

1.4喷砂

喷砂处理是利用高速喷出的砂丸和铁丸，对金属表面进行撞击，以提高金属的部分力学性能和改变表面状态的工艺方法。喷砂可提高金属的机械强度以及耐磨性、抗疲劳和腐蚀性等，也可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊件的残余应力等。

2.化学方法

2.1磷化

磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩作用。薄膜本身硬度、强度较低，有一定脆性。

2.2氧化

氧化是将黑色金属置于硝酸钠或亚硝酸钠的氢氧化钠浓溶液中进行处理，使工件表面生成一层很薄的氧化膜的过程。也叫发蓝或发黑。钢铁的氧化膜由磁性氧化铁组成，厚度约为0.5微米到1.5微米，一般为蓝黑色，有一定的防护能力，不影响工件的尺寸精度。膜层黑亮，有一定的装饰作用，氧化也用于铝、铜、镁等有色金属及合金，以提高抗腐蚀性或作为油漆底层。

2.3钝化

钝化是将金属置于亚硝酸盐、硝酸盐、铬酸盐或重铬酸盐溶液中进行处理，使工件表面生成一层铬酸盐钝化膜的过程。也叫铬酸盐处理。钝化膜由三价铬与六价铬的化合物以及基体金属的铬酸盐组成。外观随合金成分、膜厚变化，由无色至彩虹色或棕黄色。膜层具有耐蚀性与装饰性，与基体紧密结合，起隔离保护作用。可用于锌、镉镀层的后处理，用于铝合金、镁合金、铜及铜合金的防护；也可用于保护金属在防腐施工前不再生锈，并提高漆膜的附着力。

（二）改善金属材料外观

随着科学技术的进步和人们生活水平的提高，人们不再满足于单一的外观和颜色，渴望产品外观呈现色泽鲜艳的各种颜色以及良好的触摸感，因此，需要表面处理技术即可提高材料的物理性能、化学性能，又可使材料表面具有更好的触觉、视觉特性。

材料表面处理工艺可分为三类：表面精加工、表面层改质、表面被覆。

1.表面精加工

将材料加工成平滑、光亮、美观和具有凹凸肌理的表面状态。通常采用切削、研磨、蚀刻、喷砂、抛光等方法。使用不同的工具和方法在金属表面进行加工，从而形成不同形状的肌理和装饰效果。

2.表面层改质

改变原有材料的表面性质，可以通过物质扩散在原有材料表面渗入新的物质成分，改变原有的材料表面结构，如钢材的渗碳渗氮处理、铝的阳极氧化等。例如，铝及铝合金经过阳极氧化处理后得到新鲜的氧化膜，具有多孔状结构，所以膜层有很好的吸附性，因而再经过一定的工艺处理，可染上各种鲜艳的色彩，从而不仅具有防护作用，还有装饰效果。

3.表面被覆

表面被覆是在原有材料表面堆积新物质的技术，依据被覆材料和被覆处理方式的不同，表面被覆处理有镀层被覆、有机涂层被覆、珐琅被覆等。

镀层被覆技术不仅能提高材料的耐磨性和耐腐性，而且能够增强表面的色彩、光泽和肌理的装饰效果，因此能保护和美化表面，由于有优异的镀层，常常使制品的品味和档次得到提高。

涂层被覆是在材料表面形成有机物为主体的膜层的工艺，不仅能使材料具有隔热、绝缘、隔音等特殊功能，而且能将材料表面装饰成涂层具有的色彩、光泽、肌理。

（三）金属材料表面处理的展望

随着国民经济和科学技术的发展，以及对健康的更高要求，对医用材料的需求量正在迅速的增长，单一的表面工程技术已经不能满足人们对材料使用的高要求，因此近年来综合运用两种或两种以上的表面工程技术的复合新技术正在迅速的发展。这种表面工程复合处理技术兼具优良的改性的效果和巨大的经济效应，目前已越来越受到青睐，成为了表面处理工艺的一个重要发展方向。

参考文献：

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[2]江湘芸.设计材料及加工工艺[M] .北京：北京理工大学出版社 出版社 ，2003.

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表面化学处理方法范文第5篇

关键词：砷；毒性；废水；处理

0.引言

在地球上，砷是一种普遍存在的元素，自然界中，砷的丰度排名第20，岩石矿物中砷的分布较多。在自然条件下，岩石中的砷会通过雨水冲刷、水流淋溶、风化作用等逐渐释放到周围环境中。此外，采矿冶金、化工生产、农业以及养殖业会向环境中带入高浓度的砷。人类大量开采有色金属，在冶炼的过程中会产生含砷的废水。同时，化工生产中也产生含砷的废水。农业中的砷污染主要来源于除草剂、杀虫剂，其中，最常见的除草剂就有甲基砷酸钠。畜禽在养殖过程中为促生长、抗球虫病等会大量使用一些含砷的饲料添加剂，这些含砷添加剂大部分由于动物的排泄作用进入粪便中。水体中的砷由植物根系吸收作用进入其体内，经食物链进入动物体内，最终富集在食物链终端——人体内。而当饮用水被砷污染后，会直接对人类造成危害。当砷在人体内累积到一定程度，会使得人体皮肤、消化系统产生癌变、心血管发生病变、肝肾功能损坏，严重地，会导致人死亡。因此，水中砷的污染是目前多数国家面临的环境和健康安全问题，引起全世界环境学者的普遍关注。含砷废水的处理刻不容缓，含砷废水处理技术具有重要而且现实的意义。

1.砷的处理技术

水中砷的去除技术有很多，归纳起来，含砷废水的处理方法一般分为3个方面：物理法、化学法、生物法。1.1物理法物理法处理含砷废水主要的技术是物理吸附。吸附的原理是采用比表面积大并且水稳定性高的吸附剂，将砷吸附到吸附剂的表面，进而达到处砷的效果。常见的吸附剂有活性炭、粉煤灰、膨润土、纳米二氧化钛等。活性炭中有极多的微孔，表面积极大，因此吸附效果较好。利用活性炭吸附酸性的含砷废水较为有效，实验发现，在环境温度为25℃，酸性含砷废水pH为4.5时，经过5h的吸附可以去除水中98%的砷。粉煤灰吸附时，其颗粒表面会发生放热反应，因此，低温时，粉煤灰会自发吸附水中的污染物砷，表现出较强的吸附能力。膨润土是一种天然矿物，由于其在水中具有高度分散性，因此吸附能力较强，对砷的去除效果也很明显。纳米二氧化钛有锐钛型和金红石型两种。由于其具有良好的活性、无毒和低成本，在水处理中常常使用。在吸附砷方面，锐钛型具有更高的除砷能力，并且其除砷效果不受酸性和碱性的影响，均能达到较好的除砷效率。

1.2化学法化学法

除砷主要是通过金属离子与砷的反应，使得溶液中的砷的浓度降低。利用砷与多种金属阳离子形成沉淀，如砷与钙、镁、铝、铁等形成难容性的化合物，而去除溶液中的砷。常见的沉淀剂有：石灰石、明矾等。石灰石对处理碱性低浓度的含砷废水具有很好的效果。黄自力等研究发现，在25oC并且调pH=12，石灰石与砷的摩尔比为6时，经过48h的反应，可以使得溶液中大部分的砷沉淀，砷的去除效率可达99%，达到砷的排放标准。溶液中的砷酸根与明矾中的硫酸根可形成砷钠明矾石，使得溶液中的砷进行固化。研究表明，砷钠明矾石固溶体稳定性好，在溶液pH接近中性时，砷的浸出浓度低于0.1mg/L，在固砷方面具有潜在的应用前景。此外，化学沉淀前加预氧化处理可达到较好地去除效果，如铁氧体法。铁氧体是向含砷废水中投加铁盐，在一定pH、一定温度下，进行氧化，形成棕色磁性铁氧体。这种由铁盐氧化水解生成的多核络合物，迅速高效地吸附废水中的胶体，在吸附架桥等作用下，促进水中的胶体污染物碰撞而絮凝，与砷发生共沉淀。铁氧体除砷的效果比普通沉淀法要更好，正是因为其具有吸附沉淀的作用，因而去除效果更佳。除了氧化铁盐以外，还可以通过投加高铁酸盐除砷。高铁酸盐的高氧化性和多相凝聚性使得其能达到氧化和絮凝的双重效果，处理起来较为简单。物理法和化学法有时可一起使用，研究表明，当采用氧化-混凝-吸附法处理含砷废水时，投加偏碱性的FeCl3、次氯酸钠以及活性炭吸附0.5h，可以使溶液中的砷去除率达99%，处理后水中的砷能达标排放。物理法和化学法作为传统的废水处理方法，有着其明显的处理效果，也有不足之处，例如处理费用高、二次污染大，而生物法处理经济高效，相对于而言，二次污染小，有着广阔的应用前景。

1.3生物法生物法

处理含砷废水一般采用水生植物处理、微生物作用、活性污泥处理等。可用于除砷的水生植物有：水葫芦、水浮莲、海藻，它们对水中的砷有较强的富集作用，利用植物的修复作用除砷，有发展前景。董晓玲等用水葫芦吸收无机砷，实验表明，水葫芦对无机砷的吸收能力较强，无机砷主要富集在水葫芦的根部。吸收周期为14天，这对利用水葫芦具有一定的指导意义。微生物作用是通过将微生物作为电子受体，并利用微生物的自身酶的作用，进而将无机砷甲基化，由于甲基化砷的毒性远低于无机砷，因此能减小砷的毒性。常用于处理含砷废水的微生物有：硫酸盐还原菌、砷酸盐还原菌、亚砷酸盐氧化菌，这几种微生物都表现出了较好的生物除砷效果。活性污泥法在污水处理中最广泛，在含砷废水的处理中也很有效果。活性污泥法除砷时，污泥表面的微生物会选择性吸附砷，转而吸收进入细胞内，由此降低水中砷的含量。在水中无机砷的去除方面，溶液中较高浓度的溶解氧会使得活性污泥对三价砷的去除效果优于五价砷。

结语

砷的去除一般分为物理法、化学法、生物法，以上这3类方法可以单独使用，也可以联合使用，结合不同的含砷废水的具体情况采取相对应的处理方法。在实际含砷废水处理过程中，这几种方法常常进行组合，以达到最好的处理效果。由于生物处理法高效经济，二次污染小，在工程中的应用可能性很大，因此作为含砷废水的主要处理方法，并且具有很好的发展前景。生物法与物理化学法联合使用将是含砷废水处理的一个重要的发展趋势。

参考文献

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