As（0）、As（Ⅲ）和As（Ⅴ）分別表示砷單質、三價砷和五價砷的化合物。硫酸廠產生的酸性廢水中含有超標的H₃AsO₃，需處理達標后才能排放。目前含砷廢水的處理常用石灰中和-PFS、氧化吸附、納米級零價鐵等方法。
（1）石灰中和-PFS法，處理過程如下：

含砷廢水經氧化后，加入石灰乳，在相同時間內，廢水中沉降的固體、砷的去除率與溶液pH的關系如圖1所示。H₃AsO₄水溶液中含砷微粒的物質的量分布分數與pH的關系如圖2所示。已知此溫度下，Ca（H₂AsO₄）₂溶于水，K_sp（FeAsO₄）=5.7×10^-21，K_sp[Ca₃（AsO₄）₂]=6.8×10^-19，K_sp（CaHAsO₄）=8.4×10^-4。

①一級沉降時，當pH=2，廢水中開始產生沉淀，該沉淀主要成分的化學式為

CaSO₄

CaSO₄

。pH調節到8時，開始產生Ca₃（AsO₄）₂沉淀，原因是

pH增大，促進HAsO₄^2-電離，使溶液中c（AsO₄^3-）增大，pH調節到8時，Q_c=c³（Ca²⁺）?c²（AsO₄^3-）＞K_sp[Ca₃（AsO₄）₂]，產生Ca₃（AsO₄）₂沉淀

pH增大，促進HAsO₄^2-電離，使溶液中c（AsO₄^3-）增大，pH調節到8時，Q_c=c³（Ca²⁺）?c²（AsO₄^3-）＞K_sp[Ca₃（AsO₄）₂]，產生Ca₃（AsO₄）₂沉淀

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②二級沉降中，保持溶液pH在8～10之間。加入PFS（聚合硫酸鐵，[Fe₂（OH）_2n（SO₄）_3-n]_m）形成的Fe（OH）₃膠體粒子與含砷微粒反應可提高砷的去除率，其主要反應的離子方程式為

HAsO₄^2-+Fe（OH）₃?=FeAsO₄+H₂O+2OH^-

HAsO₄^2-+Fe（OH）₃?=FeAsO₄+H₂O+2OH^-

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（2）氧化吸附法：新生態MnO₂懸濁液具有較強的氧化性，能將As（Ⅲ）氧化為As（Ⅴ），也具有較強的吸附性，能吸附水體中的H⁺而帶正電荷。所帶正電荷越多，吸附含砷微粒的能力越強。pH不同時，新生態MnO₂懸濁液對砷去除率如圖3所示。
①加入新生態MnO₂懸濁液使廢水中H₃AsO₃轉化為H₃AsO₄，反應的離子方程式為

MnO₂+H₃AsO₃+2H⁺=H₃AsO₄+Mn²⁺+H₂O

MnO₂+H₃AsO₃+2H⁺=H₃AsO₄+Mn²⁺+H₂O

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②pH從3增大到7的過程中，隨著pH增大，砷的去除率上升。其原因是

pH＜7前，隨著pH增大，新生態MnO₂吸附的H⁺所帶正電荷減少，吸附能力減小，但有更多的H₃AsO₄轉化為H₂AsO₄^-和HAsO₄^2-，溶液中帶負電荷的粒子增多，易被吸附，使得吸附能力增大，吸附能力增大的幅度大于吸附能力減小的幅度，整體上吸附能力增大，砷的去除率上升

pH＜7前，隨著pH增大，新生態MnO₂吸附的H⁺所帶正電荷減少，吸附能力減小，但有更多的H₃AsO₄轉化為H₂AsO₄^-和HAsO₄^2-，溶液中帶負電荷的粒子增多，易被吸附，使得吸附能力增大，吸附能力增大的幅度大于吸附能力減小的幅度，整體上吸附能力增大，砷的去除率上升

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（3）納米級零價鐵法：納米級零價鐵具有強吸附性和還原性，可直接處理有氧條件下含As（Ⅲ）較多的廢水。處理后在納米級零價鐵表面有大量的As（0），外圍有大量的As（Ⅴ）。產生As（0）的原理如圖4所示。請描述產生As（0）、As（Ⅴ）的過程：

納米級零價鐵吸附了水體中的砷的化合物，零價鐵有強還原性，失去電子給As（Ⅲ），使其被還原為As（0），自身被氧化為Fe²⁺；Fe²⁺被水體中的氧氣氧化為Fe³⁺，Fe³⁺將As（Ⅲ）氧化為As（V）

納米級零價鐵吸附了水體中的砷的化合物，零價鐵有強還原性，失去電子給As（Ⅲ），使其被還原為As（0），自身被氧化為Fe²⁺；Fe²⁺被水體中的氧氣氧化為Fe³⁺，Fe³⁺將As（Ⅲ）氧化為As（V）

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