1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
砷是毒性最强，对人类生产生活危害性最大的几种污染元素之一。天然存在的砷主要是以无机化合物的形式存在于土壤，岩石矿物中。水体的砷污染主要来源于岩石的自然风化、生物地球化学作用、矿石的开采、化石燃料的燃烧以及含砷农药的使用［1］。进入环境中的可溶性砷可与土壤、地下水中的铝离子、钙离子等阳离子在氧化条件下发生沉淀反应；溶解态的砷也常常被吸附在土壤与黏土的颗粒上；微生物还能将可溶性的砷转化为有机砷。这些沉淀溶解、吸附解吸、生物富集转化反应控制着砷在环境中的迁移转化［2］。无机砷在体内可代谢成多种有机砷化合物。一般认为三价砷易被细胞所吸收和蓄积，易与巯基结合，阻碍细胞呼吸、分裂和增殖，使细胞代谢发生障碍，并对多种酶有抑制作用，最终导致细胞死亡［3］。因此，砷污染对人类健康有着巨大的危害。据报道，在过去的几十年里，在印度、中国、缅甸、越南等地，地下水含有高量的砷。为了缓解这一情况，世界卫生组织（who）已经设定了一个最大饮用水砷浓度限制［4］，即为10μg/l，我国也制定了新的规范。新规范的提出进一步促进了饮用水除砷技术研究的深入。
目前的方法主要包括沉淀法，离子交换法，吸附法，膜过滤等等。沉淀法可分为：石灰中和法、硫化物沉淀法、混凝沉淀法。石灰中和法是最传统的工业废水处理方法，当废水中存在其他较多阴离子时效果不佳，因此此方法逐渐被淘汰。硫化物沉淀法处理废水后，水中硫离子浓度会超标［5］。故该方法不是很理想。混凝沉淀法是利用具有强大吸附能力的混凝剂，通过吸附双电层作用、吸附架桥以及网捕作用等将砷吸附，进而转化为沉淀，最后采用过滤法滤除生成的泥渣［6］。混凝剂可分有机和无机两类，运用最广泛的无机类是铝盐和铁盐，有机类主要是高分子粘合剂。最近，氯化铝-氯化铵被广泛的讨论，它具有更广泛的ph值范围和更快的粒子增长速度和聚合速度，因此作为表面水和地下水的砷去除剂比传统的铝盐更有效［7］。总的来说，沉淀法简便易行适用于各种砷浓度较高的废水的净化，但效率不高故不适用于饮用水，缺点是形成的含砷废渣无法利用且处理困难，容易对环境产生二次污染。
离子交换法是以离子交换树脂为载体，进行离子交换的方法来除去废水中的砷。在国外的研究中，比较常见的三种树脂是：强碱阴离子交换树脂（sbae）和混合（hy）树脂：hy fe和hy agcl，一种新的方法是基于三种类型的树脂，阴离子交换和混合树脂的应用，目的是直接测量出砷的含量并加以处理［8］。由于离子交换法成本较高，只能处理浓度低、组成单纯且有较高回收价值的废水，因此难以实现工业化。
膜分离是以高分子或无机半透膜为分离介质，压力为驱动力，利用各组分在膜中的传质的选择性差异，实现分离分级，提纯或富集的方法。压力驱动的过程一般分为四个类别：微滤（mf），超滤（uf），纳滤（nf）和超滤或反渗透（ro）［9］。研究表明，膜分离法对as（Ⅴ）的去除效果优于as（Ⅲ），因此运用膜分离技术前，需要对原水，进行预氧化，这无疑提高了运行成本。并且该方法主要用于处理量较少并且对水质要求很高的纯水及超纯水的制备，因此不适用于大规模处理水体砷污染［10］。
吸附法是采用具有高比表面积的不溶于水的固体材料做吸附剂，通过物理、化学或离子交换作用等机制将水中的砷污染物固定在固体材料的表面，从而达到除砷的目的的一种技术。吸附的作用方式一般包括静电吸引、离子交换和配位络合。吸附剂种类通常有：矿物吸附剂如沸石、粘土矿物等；活性炭；金属（氢）氧化物；离子交换树脂；生物吸附剂；磷酸盐等［11］。矿物吸附剂有许多，其中，黄铁矿是一种通常用于硫酸生产或在某些情况下被丢弃的废料。一般情况下，纯黄铁矿具有较高的砷吸附能力［12］。活性炭是含碳原料经碳化和活化后制得的碳化物，具有丰富的孔隙结构和大的比表面积，可用于吸附除砷。但是活性炭一般成本较高，通常利用铁对砷的高度亲和性，通过在活性炭上加载铁的氧化物或氢氧化物对活性炭进行改进，进一步提高活性炭的使用寿命，降低再生或更换频率，降低应用成本［13］。金属氧化物如铁，钛锆锰，铝，和水合氧化铈等，由于其丰富的价态，自然丰度，在水溶液中高稳定性，易于制备，对砷的高吸附性能，引起了广泛的关注。有报道称，铁-铝二元氧化物具有较高的吸附容量，是传统的氧化铁对as（Ⅲ）吸附的四倍［14］。近几年在砷污染方面的许多科学研究都集中在复合金属氧化物方面，不仅仅是传统常见的金属氧化物的复合作用，也在研究稀有金属的氧化物对砷的吸附效果，同时也开发了一些新的制备方法，由此可见，钇锰复合金属氧化物对砷的吸附效果的研究具有良好的基础。
参考文献：
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标：
探究钇锰复合金属氧化物对砷的吸附效果，考察不同初始浓度、不同ph以及共存离子对吸附效果的影响。
研究的内容：
3. 研究的方法与方案
研究方法：
1.砷的浓度通过比色法测定。显色剂为10.8%抗坏血酸、3%钼酸铵、0.56%酒石酸锑钾、14%硫酸按照2:2:1:5的比例配制，在波长890nm下测定砷的吸光度。同时反应的温度通过摇床来控制。
2.钇锰复合氧化物采用共沉淀法合成。
4. 研究创新点
本实验的创新之处：
克服了一般吸附剂对as的吸附效果较差的缺点，合成了对as具有较好吸附效果的钇锰复合氧化物。
5. 研究计划与进展
研究计划及预期进展：
第一阶段：2016.01~02相关资料查阅以及测定砷的标准工作曲线。
第二阶段：2016.02~05上旬实验阶段。钇锰氧化物的制备、吸附等温线、吸附动力学实验以及研究ph对砷吸附效果的影响，揭示复合金属氧化物对砷的吸附机理。
