一種處理廢水中砷的方法

2023-12-06 06:22:06 2

專利名稱：一種處理廢水中砷的方法
技術領域：
本發明屬於溼法冶金及環保技術領域，具體的說是一種處理廢水中砷的方法。
背景技術：
砷是一種有毒元素，其常出現在賤金屬礦石和精礦中。砷在地殼中的平均豐度為 5mg/L，自然界中含砷礦物的種類多達400多種(Riveros，P. A. ；Dutrizac, J. Ε. ；Spencer, P.Arsenic disposal practices in the metallurgical industry. Can. Metall. Q. 2001, 40，395-420.)，而且砷多是和其他金屬(如ZnXu,Ni等)、非金屬(S等)以伴生礦物的形式存在，主要包括砷黃鐵礦(FeAsS)、雄黃(AsS)、雌黃(As2S3)等。在有色金屬冶煉過程中， 砷在焙燒過程中以三氧化二砷形式進入煙塵並被捕集，或者在溼法冶煉過程中被溶出而進入到金屬提餘液中。因此，在有色金屬冶煉過程中就會形成大量的高濃度的酸性含砷廢水， 此時的砷主要是以砷酸鹽的形式存在(Langmuir，D. ；Mahoney, J. ；MacDonald, A. ；Rowson J. Predicting arsenic concentrations in the porewaters of buried uranium mill tailings. Geochim. Cosmochim. Acta 1999，63，3379-3394.)。如果這些酸性廢水不經處理而直接排放到環境中，不僅會汙染環境，而且還嚴重威脅著人類和動植物的生存以及健康。 長期飲用砷濃度超標的地下水，會引起砷中毒，導致皮膚癌、心血管疾病、糖尿病以及神經系統疾病等疾病的發生。因此有色金屬冶金研究領域中砷的去除以及固定技術長期以來都是研究熱點之一，含砷廢棄物的安全處理技術已經引起包括中國、日本、美國、加拿大等國的高度重視。去除汙染水體中砷的方法有很多，例如沉澱法、吸附法、離子交換/反滲析法、 粘固法、生化法等。目前處理工業冶金廢水所普遍採用的方法是鐵砷共沉澱，它具有去除率高(在Fe/As > 3時，[As] < 0. 5mg/L,能達到我國現行的工業廢水砷排放標準)、操作簡便、經濟實用等特點，美國環保署(EPA)將此方法稱為「最佳論證可用技術」(The Best Demonstrated Availed Technology)。在世界範圍內廣泛應用於有色冶金和硫酸工業的廢水除砷過程。目前，對於鐵砷共沉澱方法除砷固砷的研究主要集中在除砷工藝、所形成的含砷共沉澱物的穩定性以及溶解度等方面，早期的研究結果表明，Fe/As摩爾比越高所形成的含砷共沉澱物的穩定性越強，隨著時間的延長，重新釋放到液相中的砷的含量越低；用該種方法除砷的最佳PH值範圍為弱酸性區域(pH 3 5)，然而在工業除砷過程中通常需要將 PH值控制在弱鹼性區域(pH 7 9)以便於廢水中所含有的其他金屬陽離子(如Cu2+、Ni2+、 Co2+、Pb2+等)能形成各自的氫氧化物沉澱而被同時去除。但是在鐵砷共沉澱過程中產生的大量的含砷工業廢渣中砷的化學形態尚不清楚，其穩定性也較差，容易造成嚴重的二次砷汙染，以此作為含砷載體具有堆存體積過大，載體固砷量低(<6%)以及在還原性條件下穩定性較差等缺點。而當廢水中砷含量很高而同時鐵含量較低時，將砷以結晶態臭蔥石 (FeAsO4^H2O)的形式去除是現今所通常採取的方法。以此作為固砷載體具有固體中砷含量高，需鐵量少、脫水性較好等優點。但是研究者們對於臭蔥石的穩定性存在著比較大的爭議，已經報導的關於臭蔥石的溶解度，最大的差距達到了四個數量級，這主要是由所形成的臭蔥石自身的性質所導致的(無定形、結晶程度差或高度結晶的臭蔥石)(Bluteau，Μ. C.； Demopoulos, G. P. The incongruent dissolution of scorodite-solubility, kinetics and mechanism. Hydrometallurgy 2007，87，163-177.)。現有研究結果表明臭蔥石僅在pH =2時發生全等性溶解，而在其他條件下則發生非全等性溶解，從而發生砷的釋放現象，例如在pH 6以及7條件下臭蔥石的溶解度分別為1. O和5. 8mg/L，其在鹼性條件下的溶解度則更高，因此有研究者認為臭蔥石只有在PH < 7的環境條件下才穩定(Lagno，F. ；Rocha, S.D. F. ；Chryssoulis, S. ；Demopoulos，G. P. Scorodite encapsulation by controlled deposition of aluminum phosphate coatings. J. Hazard. Mater. 2010，181，526-534.)。關於提高含砷固體廢棄物穩定性的方法的最新的研究進展主要集中於以下兩個方面第一種為「主動型」，該種方法是通過改變形成鐵砷共沉澱的工藝過程來實現含砷共沉澱物穩定性增加這一目的。研究發現將鐵_砷共沉澱物在由酸性調至鹼性時，如果在中間某個值(如PH 4)穩定一段時間(如1天、1周)後，再將共沉澱的pH值調節為8，那麼以該種方式所形成的含砷共沉物的穩定性便會得到提高，該種方法也叫做two-stage中和沉澱方法；與之相對比的，傳統的不經過中間PH值停留的方法則稱為single-stage中和沉澱 (Jia,Y. F. ；Demopoulos,G. P. Coprecipitation of arsenate with iron (III)in aqueous sulfate media :effect of time，lime as base and co-ions on arsenic retention. Water Res. 2008，42，661-668.)；第二種為「被動型」，該種方法是先在高溫條件下形成含砷共沉澱物一臭蔥石，隨後將磷酸鋁包裹在預先形成的臭蔥石的表面，實驗結果表明無論是在氧化性條件還是在還原性條件下，所形成的包裹了磷酸鋁的臭蔥石均具有較高的穩定性，但是該種方法存在磷酸鋁的脫落問題，Leetmaa(2008)用鋁膠體代替磷酸鋁來進行相同的包裹過程，然而以該種方法所形成的含砷共沉澱物在還原性環境中的穩定性以及鋁膠體是否也會產生脫落等問題還有待進一步的研究。事實上，含砷廢渣的長期穩定性受諸多因素的影響，例如含砷廢渣自身的性質(鐵、砷、鈣及其他元素的含量、沉澱時的PH值等)， 環境中存在的氧化物、硫化物、氯化物和有機絡合劑等。隨著各國將飲用水砷標準從50 μ g/ L提高到10μ g/L，尋找一種同時具有較高穩定性和較低溶解度的含砷載體是未來冶金工業廢水除砷固砷技術發展的趨勢。

發明內容
本發明目的在於提供一種處理廢水中砷的方法。為實現上述目的，本發明採用的技術方案為一種處理廢水中砷的方法向含砷溶液中加入含鐵離子的溶液，在15_75°C下，使 Fe離子與As離子的摩爾比為1-5，攪拌均勻後，用鹼調節反應體系的pH值為2_12，並使反應體系在此PH值下繼續反應0. 17-72小時，形成第一步的含砷共沉澱物；向第一步已經形成的含砷共沉澱物中繼續投加金屬離子溶液，在15-75°C下，使金屬離子與As離子的摩爾比為0. 1-5，而後用鹼調節反應體系的pH值為2-12，形成最終的含砷共沉澱物，使廢水中As離子形成高穩定性的含砷固體廢棄物。所述含鐵離子的溶液為帶有任何結晶水的硫酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵或氯化亞鐵。所述含鐵離子的溶液優選為硫酸鐵、硝酸鐵或氯化鐵。所述的金屬離子溶液為二價或三價金屬離子溶液。所述的金屬離子溶液為帶有任何結晶水的硫酸鋁、硝酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸鎵、硝酸鎵、氯化鎵或稀土金屬。所述的稀土金屬可以為硫酸鑭、硝酸鑭、氯化鑭、硫酸鈰、硝酸鈰或氯化鈰。所述的金屬離子溶液優選為硫酸鋁、硝酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、硝酸鐵或氯化鐵。所述形成的含砷共沉澱物的pH值範圍為2-12。所述調節反應體系pH值的鹼為氫氧化鈉、氧化鈣懸濁液或氧化鎂懸濁液。本發明所具有的效果本發明通過在較低的Fe/As摩爾比以及在一定的pH值條件下形成第一步的鐵砷共沉澱，隨後向體系中加入另外的金屬離子溶液並使之發生第二步共沉澱的方法來形成最終的含砷共沉澱物，主要用來解決將廢水中砷去除之後所形成的含砷固體廢棄物的穩定性問題，減少其對環境造成的二次汙染；同時本發明操作簡單易行，條件溫和。


圖1為本發明實施例提供的含砷共沉澱形成之後，隨著時間的延長，重新釋放到液相中的砷的含量示意圖(其中樣品編號下角標的數字表示的是所加入的Fe，Al和As 的化學計量比。Fe4As1表示的是將酸性的Fe/As = 4的溶液經過一步沉澱中和至pH 8 ； Fe2As1Fe2, Fe2As1Alu，Fe2As1Al2表示的是兩步共沉澱物，先將酸性的Fe/As = 2的溶液中和至PH 4，隨後加入Fe或Al，最後中和至pH 8)。圖2為本發明實施例提供的在氧化環境，各種含砷共沉澱物在不同PH值條件下平衡72h後的淋溶穩定性的示意圖(其中用NaOH或CaO作為中和試劑)。圖3為本發明實施例提供的在氧化環境，pH 5和pH 8條件下共沉澱的淋溶穩定性示意圖(其中淋溶劑為蒸餾水，每隔24h換淋溶劑一次)。圖4為本發明實施例提供的在兩步Fe-As-Al共沉澱物與一步Fe-As共沉澱物在化學還原條件下的穩定性對比圖。(其中還原條件為S/As = 20，pH 7，共沉澱中砷的含量為100mg/L，red表示的是化學還原條件；ox表示的是氧化條件)。
具體實施例方式以下結合技術方案詳細敘述本發明的具體實施例。實施例1將Na3AsO4 · 12H20溶於蒸餾水中配置成砷濃度為7. 34g/L的儲備液，取68. ImL 的含砷儲備液至500mL的大燒杯中(初始砷離子濃度為lg/L)，隨後向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值為 1. 5，待用。將Fe2(SO4)3* XH2O溶於蒸餾水中配置成鐵濃度為12. Og/L的儲備液，待用；將 Al2(SO4) · ISH2O溶於蒸餾水中配置成鋁濃度為9. 52g/L的儲備液，待用。在上述配置好的含砷的溶液中加入62. 2mL預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下， 使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH 值為4，攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入37. SmL預先配置好的硫酸鋁溶液， 在25°C下，使Al離子與As離子的摩爾比為2，在加入鋁離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH溶液再次調節反應體系的pH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As 離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL，以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作Fe2As1Al2(參見圖1)。實施例2在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為4， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鋁溶液，在25°C下，使Al離子與 As離子的摩爾比為1. 5，在加入鋁離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH 溶液再次調節反應體系的PH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL，以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作Fe^SiAli.J參見圖1)。實施例3在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為4， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與 As離子的摩爾比為2，在加入鋁離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH溶液再次調節反應體系的PH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL，以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作Fe2As1Fe2(參見圖1)。實施例4在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入5%熟石灰溶液(將氫氧化鈣固體加入到蒸餾水中，攪拌0. 5-6小時後形成)調節反應體系的pH值為4，攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鋁溶液，在25°C下，使Al離子與 As離子的摩爾比為2，在加入鋁離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用5%熟石灰溶液再次調節反應體系的PH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL，以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作Fe2As1Al2(CaO)(參見圖2)。實施例5在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為5， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鋁溶液，在25°C下，使Al離子與As離子的摩爾比為2，在加入鋁離子的過程中一直保持反應體系pH為5，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為 500mL,以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作Fe2As1Al2 (pH 5)(參見表1)。
實施例6在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為6， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鋁溶液，在25°C下，使Al離子與As離子的摩爾比為2，在加入鋁離子的過程中一直保持反應體系pH為6，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為 500mL,以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作Fe2As1Al2 (pH 6)(參見表1)。實施例7在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為7， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鋁溶液，在25°C下，使Al離子與As離子的摩爾比為2，在加入鋁離子的過程中一直保持反應體系pH為7，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為 500mL,以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作Fe2As1Al2 (pH7)(參見表1)。實施例8在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為8， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鋁溶液，在25°C下，使Al離子與As離子的摩爾比為2，在加入鋁離子的過程中一直保持反應體系pH為8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為 500mL,以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作Fe2As1Al2 (pH 8)(參見表1)。實施例9在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為4， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸亞鐵溶液，在25°C下，使亞Fe離子與As離子的摩爾比為2，在加入亞鐵離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH溶液調節反應體系的pH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL。實施例10在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的氯化鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為4， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入氯化亞鐵溶液，在25°C下，使亞Fe離子與As離子的摩爾比為2，在加入亞鐵離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH溶液調節反應體系的pH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL。實施例11在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硝酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為4， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硝酸鋁溶液，在25°C下，使Al離子與 As離子的摩爾比為2，在加入亞鐵離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH 溶液調節反應體系的PH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL。實施例12在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸亞鐵溶液，在25°C下，使亞 Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為4，攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鋁溶液，在25°C下，使Al離子與 As離子的摩爾比為2，在加入亞鐵離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH 溶液調節反應體系的PH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL。實施例13在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的氯化亞鐵溶液，在25°C下，使亞 Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為4，攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入氯化鋁溶液，在25°C下，使Al離子與 As離子的摩爾比為2，在加入亞鐵離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH 溶液調節反應體系的PH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL。實施例14在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為4， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鎵溶液，在25°C下，使鎵離子與 As離子的摩爾比為2，在加入鎵離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH溶液調節反應體系的PH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL。實施例15在上述配置好的含砷的溶液中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，加入IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為4， 攪拌1小時形成第一步的含砷共沉澱物；在已經形成含砷共沉澱物的體系中繼續加入硫酸鑭溶液，在25°C下，使鑭離子與 As離子的摩爾比為2，在加入鑭離子的過程中一直保持反應體系pH為4，而後用IM NaOH溶液調節反應體系的PH值，使其達到8，繼續攪拌1小時後使As離子形成高穩定性的共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL。比較例1將Na3AsO4 · 12H20溶於蒸餾水中配置成砷濃度為7. 34g/L的儲備液，取68. ImL 的含砷儲備液至500mL的大燒杯中(初始砷離子濃度為lg/L)，隨後向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值為 1. 5，待用。然後向其中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為4，機械攪拌條件下，用IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為8，繼續攪拌1小時後形成含砷共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL，以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作Fe4As1。比較例2將Na3AsO4 · 12H20溶於蒸餾水中配置成砷濃度為7. 34g/L的儲備液，取68. ImL 的含砷儲備液至500mL的大燒杯中(初始砷離子濃度為lg/L)，隨後向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值為 1. 5，待用；然後向其中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為4，機械攪拌條件下，用5%熟石灰溶液(將氫氧化鈣固體加入到蒸餾水中，攪拌 0. 5-6小時後形成)調節反應體系的pH值為8，繼續攪拌1小時後形成含砷共沉澱物，隨後將其轉移到三角瓶中，共沉澱的最終體積為500mL，以此種方法所形成的含砷共沉澱物記作 Fe4As1 (CaO)。比較例3.將Na3AsO4 · 12H20溶於蒸餾水中配置成砷濃度為7. 34g/L的儲備液，取68. ImL 的含砷儲備液至500mL的大燒杯中(初始砷離子濃度為lg/L)，隨後向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值為 1. 5，待用；然後向其中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，用IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為5，繼續攪拌1小時後形成含砷共沉澱物，以此種方法所形成的未加入鋁離子之前的含砷共沉澱物記作Fe2As1 (pH5)。比較例4將Na3AsO4 · 12H20溶於蒸餾水中配置成砷濃度為7. 34g/L的儲備液，取68. ImL 的含砷儲備液至500mL的大燒杯中(初始砷離子濃度為lg/L)，隨後向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值為 1. 5，待用；然後向其中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，用IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為6，繼續攪拌1小時後形成含砷共沉澱物，以此種方法所形成的未加入鋁離子之前的含砷共沉澱物記作Fe2As1 (pH6)。比較例5將Na3AsO4 · 12H20溶於蒸餾水中配置成砷濃度為7. 34g/L的儲備液，取68. ImL 的含砷儲備液至500mL的大燒杯中(初始砷離子濃度為lg/L)，隨後向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值為 1. 5，待用；
然後向其中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，用IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為7，繼續攪拌1小時後形成含砷共沉澱物，以此種方法所形成的未加入鋁離子之前的含砷共沉澱物記作Fe2As1 (pH7)。比較例6將Na3AsO4 · 12H20溶於蒸餾水中配置成砷濃度為7. 34g/L的儲備液，取68. ImL 的含砷儲備液至500mL的大燒杯中(初始砷離子濃度為lg/L)，隨後向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值為 1. 5，待用；然後向其中加入預先配置好的硫酸鐵溶液，在25°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為2，機械攪拌條件下，用IM NaOH溶液調節反應體系的pH值為8，繼續攪拌1小時後形成含砷共沉澱物，以此種方法所形成的未加入鋁離子之前的含砷共沉澱物記作Fe2As1 (pH8)。表1為實施例5-8以及比較例3-6的實驗結果
權利要求
1.一種處理廢水中砷的方法，其特徵在於向含砷溶液中加入含鐵離子的溶液，在 15-75°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為1-5，攪拌均勻後，用鹼調節反應體系的pH值為 2-12，並使反應體系在此pH值下繼續反應0. 17-72小時，形成第一步的含砷共沉澱物；向第一步已經形成的含砷共沉澱物中繼續投加金屬離子溶液，在15-75°C下，使金屬離子與As離子的摩爾比為0. 1-5，而後用鹼調節反應體系的pH值為2-12，形成最終的含砷共沉澱物，使廢水中As離子形成高穩定性的含砷固體廢棄物。
2.按權利要求1所述的處理廢水中砷的方法，其特徵在於所述含鐵離子的溶液為帶有任何結晶水的硫酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵或氯化亞鐵。
3.按權利要求2所述的處理廢水中砷的方法，其特徵在於所述含鐵離子的溶液優選為硫酸鐵、硝酸鐵或氯化鐵。
4.按權利要求1所述的處理廢水中砷的方法，其特徵在於所述的金屬離子溶液為二價或三價金屬離子溶液。
5.按權利要求4所述的處理廢水中砷的方法，其特徵在於所述的金屬離子溶液為帶有任何結晶水的硫酸鋁、硝酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸鎵、硝酸鎵、氯化鎵或稀土金屬。
6.按權利要求5所述的處理廢水中砷的方法，其特徵在於所述的稀土金屬可以為硫酸鑭、硝酸鑭、氯化鑭、硫酸鈰、硝酸鈰或氯化鈰。
7.按權利要求4所述的處理廢水中砷的方法，其特徵在於所述的金屬離子溶液優選為硫酸鋁、硝酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、硝酸鐵或氯化鐵。
8.按權利要求1所述的處理廢水中砷的方法，其特徵在於所述形成的含砷共沉澱物的PH值範圍為2-12。
9.按權利要求1所述的處理廢水中砷的方法，其特徵在於所述調節反應體系pH值的鹼為氫氧化鈉、氧化鈣懸濁液或氧化鎂懸濁液。
全文摘要
本發明屬於溼法冶金及環保技術領域，具體的說是一種處理廢水中砷的方法。向含砷溶液中加入含鐵離子的溶液，在15-75℃下，使Fe離子與As離子的摩爾比為1-5，攪拌均勻後，用鹼調節反應體系的pH值為2-12，並使反應體系在此pH值下繼續反應0.17-72小時，形成第一步的含砷共沉澱物；向第一步已經形成的含砷共沉澱物中繼續投加金屬離子溶液，在15-75℃下，使金屬離子與As離子的摩爾比為0.1-5，而後用鹼調節反應體系的pH值為2-12，形成最終的含砷共沉澱物，使廢水中As離子形成高穩定性的含砷固體廢棄物。本發明兩步共沉澱方法的使用在保證了廢水除砷效果的同時提高了含砷固體廢棄物的穩定性，大大降低了含砷廢渣二次汙染的風險。
文檔編號C02F1/58GK102351294SQ20111019759
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日
發明者張丹妮, 賈永鋒 申請人:中國科學院瀋陽應用生態研究所