Удаление мышьяка из воды и сточных вод с помощью адсорбентов: критический обзор

История мышьяка в науке, медицине и технике оказалась в тени его печальной известности как яда, использовавшегося при убийствах. Мышьяк воспринимается как синоним токсичности. Опасные концентрации мышьяка в природных водах стали общемировой проблемой, которую нередко называют бедствием XX–XXI веков. В последнее время высокие концентрации мышьяка выявляли в США, Китае, Чили, Бангладеш, на Тайване, в Мексике, Аргентине, Польше, Канаде, Венгрии, Японии и Индии. Среди 21 страны в разных регионах мира, затронутых загрязнением подземных вод мышьяком, наибольшая численность населения, подвергающегося риску, приходится на Бангладеш, за которым следует Западная Бенгалия в Индии. В существующих обзорах методов удаления мышьяка основное внимание уделяется традиционно применяемым технологиям — окислению, осаждению, коагуляции и мембранному разделению, тогда как адсорбции посвящено значительно меньше работ. До настоящего времени не было обзора, в котором одновременно обобщались бы сорбционные ёмкости доступных и разрабатываемых сорбентов для удаления мышьяка и традиционных методов очистки. В настоящем обзоре собрана большая часть значимой опубликованной литературы по удалению мышьяка методом адсорбции — около 600 источников. Перечислены существующие методы очистки питьевой воды, сточных вод и промышленных стоков, а также технологические решения для удаления мышьяка. Проведён обзор и критический анализ сорбции мышьяка коммерчески доступными углеродными и другими низкозатратными адсорбентами, сопоставлена эффективность их сорбции. Обсуждаются особенности адсорбции мышьяка в присутствии других примесей. Рассмотрен также ряд коммерчески доступных адсорбентов. В обширной таблице обобщены сорбционные ёмкости различных адсорбентов. Высокую эффективность показали некоторые низкозатратные адсорбенты, включая обработанные шлаки, углеродные материалы из сельскохозяйственных отходов и кокосовой шелухи, биосорбенты — иммобилизованную биомассу и остатки апельсинового сока, — а также гётит и ряд коммерческих адсорбентов, в том числе смолы, гели, силикагель и обработанный силикагель. Особенно высокие результаты продемонстрировали адсорбенты на основе иммобилизованной биомассы. Обсуждаются десорбция мышьяка и последующая регенерация сорбентов. Для получения концентратов мышьяка наиболее подходящими десорбирующими агентами, по-видимому, являются сильные кислоты и основания. Кратко рассмотрены вопросы обращения и утилизации полученного концентрата мышьяка. Эта проблема имеет большое значение, однако ей уделяется значительно меньше внимания.