一种含砷溶液中砷的固定化方法技术

本发明专利技术提供了一种含砷溶液中砷的固定化方法，所述方法为：在酸性条件下，向含砷溶液中加入氧化剂，发生氧化反应，得到含有五价砷的溶液；然后，再加入二价铁盐，调节溶液pH值和温度，加入氧化剂发生反应，得到臭葱石结晶沉淀。本发明专利技术利用臭氧的强氧化性，依次氧化三价砷和二价铁，生成臭葱石晶体沉淀，提高了晶体的生长速度，通过对反应条件的控制，使反应过程更加简化；同时，本发明专利技术可处理较低浓度的含砷溶液，适用于大多数工业含砷废水，无需进行预先浓缩处理，所需成本低，适用范围广。 1

A method of immobilization of arsenic in arsenic solution

The invention provides a method for immobilization of arsenic in an arsenic solution. The method is as follows: under the acid condition, the oxidizing agent is added to the arsenic containing solution, the oxidation reaction occurs, and the solution containing the arsenic is obtained. Then, the two valence iron salt is added to adjust the pH value and temperature of the solution, and the oxidizing agent is added to the reaction to get the onions stone. Crystallized precipitation. The invention makes use of the strong oxidation of ozone to oxidize trivalent arsenic and two valent iron in turn to produce crystal precipitation of onions, improve the growth speed of the crystal and simplify the reaction process by controlling the reaction conditions; at the same time, the invention can handle a low concentration of arsenic containing solution and is suitable for most industrial arsenic containing wastewater, Without pre concentration, the cost is low and the scope of application is wide. One

【技术实现步骤摘要】
一种含砷溶液中砷的固定化方法
本专利技术属于污染物处理
，涉及一种含砷溶液中砷的固定化方法。
技术介绍
砷是一种剧毒元素，少量摄入即可导致死亡，慢性砷中毒可以引起癌症等多种疾病。消除砷污染原则上要尽可能避免砷在土壤和水体中的扩散，同时将进入环境的砷尽可能清除、回收，并对回收得到的含砷废渣、废水进行合理处置，使之不再造成二次污染。美国国家环保局认为，在现实条件下，将含砷废渣和废水中的砷进行无害化处理，使之形成稳定低毒的固态渣，即将砷元素“固定化/稳定化”(solidification/stabilization)是最佳选择。臭葱石(FeAsO4·2H2O)的含砷量较高(>30％)，稳定性好，铁砷摩尔比较低(约为1:1)，与其它固砷化合物相比存放费用要低的多，而且其具有晶体结构，易过滤和分离，是国际公认最佳砷固定化合物。臭葱石的传统合成方法一般需要高温高压条件，较为苛刻，对反应器要求较高，操作难度大。目前常压条件下得到臭葱石的研究也有所报道，该方法一般是向含有五价砷和二价铁的溶液通空气氧化，并加入晶种诱导，在95℃以上，pH为1左右的条件下，逐渐生成臭葱石晶体，但这种方法要求砷为五价而且初始浓度要达到20～50g/L，否则砷的转化率较低，而一般含砷废水中总砷浓度大多在10g/L以下，往往含有一部分三价砷，因此必须对含砷废水进行浓缩和氧化预处理才能用此方法制取臭葱石，由于操作繁琐，难以推广应用。专利CN102153145A提出用二价铁为铁源，处理含砷溶液，得到臭葱石沉淀，实现砷的固定化，但该方法所使用的含砷溶液是通过浸取含砷废渣形成的高浓度含砷溶液，最低浓度也要达到10g/L，。专利CN105753218A公开了一种去除三价砷的方法，先用臭氧将三价砷氧化为五价砷，再将加入的二价铁源通空气氧化为三价铁，与五价砷反应，生成臭葱石结晶沉淀和针铁矿沉淀，但该方法产生的混合沉淀较难过滤分离，且由于铁砷比较高，导致铁沉淀不完全，还需后续加碱处理，操作步骤较多。综上所述，含砷废水中砷的固定化处理还需改进工艺方法，使砷的稳定化可以一次性实现，也便于后续储存处理。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种含砷溶液中砷的固定化方法。本专利技术采用臭氧将较低浓度的含砷溶液中的砷转化为臭葱石，实现了砷的固定化与含砷溶液的净化处理，所用方法操作简单，处理成本低，适用范围广；所得沉淀纯度较高，便于后续储存利用。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种含砷溶液中砷的固定化方法，所述方法包括以下步骤：(1)在酸性条件下，向含砷溶液中加入氧化剂，发生氧化反应，得到含有五价砷的溶液；(2)向步骤(1)得到的溶液加入二价铁盐，调节溶液pH值和温度，加入氧化剂发生反应，得到臭葱石结晶沉淀。本专利技术中，以臭氧为氧化剂在酸性条件下将三价砷氧化为五价砷，避免了三价砷氧化过程中胶体的形成，之后也以臭氧为氧化剂，利用其强氧化性将二价铁快速氧化，使反应只生成臭葱石沉淀，避免了因产生其他沉淀而需要的分离步骤，一次性分离即可得到净化溶液。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述酸性条件是指pH值为1.0～2.0，例如1.0、1.2、1.4、1.6、1.8或2.0等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述pH值采用硫酸和/或盐酸调节。优选地，所述pH值采用氢氧化钙和/或氢氧化钠调节。本专利技术中，当初始含砷废液的pH值小于反应所需pH值时，需要用碱氢氧化钙和/或氢氧化钠来调节；当初始含砷废液的pH值大于反应所需pH值时，需要用硫酸和/或盐酸来调节。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述含砷溶液中砷的含量为1g/L～10g/L，例如1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L或10g/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术所述方法在含砷溶液浓度较低时即可进行，无需预先浓缩处理，适用于大多数的含砷工业废水，有效降低了处理成本。优选地，步骤(1)所述含砷溶液为矿山开采产生的含砷酸性排水和/或金属冶炼产生的含砷工业废水。此外，所述含砷溶液还可为其他化工过程产生的含砷废水。优选地，所述金属冶炼产生的含砷工业废水为铜、镍、铅、锌、金或银中任意一种冶炼产生的含砷工业废水或至少两种冶炼产生的含砷工业废水的组合，所述组合典型但非限制性实例有：铜和镍冶炼产生的含砷工业废水的组合，铅和锌冶炼产生的含砷工业废水的组合，镍、铅和锌冶炼产生的含砷工业废水的组合，铜、镍、金和银冶炼产生的含砷工业废水的组合等。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)和步骤(2)所述氧化剂为含有臭氧的气体。优选地，所述臭氧通过臭氧发生器以空气和/或氧气为原料制得。优选地，所述含臭氧的气体中臭氧含量为20mg/L～150mg/L，例如20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L、100mg/L、120mg/L、140mg/L或150mg/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述氧化反应温度为10℃～40℃，例如10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃或40℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述氧化反应时间为0.5h～3h，例如0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h或3h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述二价铁盐为硫酸亚铁和/或氯化亚铁。优选地，所述硫酸亚铁和氯化亚铁独立地含有或不含有结晶水。本专利技术中，二价铁盐的选择并不局限于以上两种，其他的可溶性二价铁盐也可在此使用，只需能够在溶液中产生二价铁离子而不引起其他化学反应即可。优选地，步骤(2)所述加入二价铁盐后，溶液中铁与砷的摩尔比为(1～2):1，例如1:1、1.2:1、1.4:1、1.6:1、1.8:1或2:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述调节溶液pH值为1.5～2.0，例如1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；温度为85℃以上，例如85℃、87℃、89℃、90℃、92℃、94℃或95℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(2)所述调节溶液pH值采用硫酸和/或盐酸。优选地，步骤(2)所述调节溶液pH值采用氢氧化钙和/或氢氧化钠。本专利技术中，当步骤(1)所得溶液pH值小于所需pH值时，需要用碱氢氧化钙和/或氢氧化钠来调节；当步骤(1)所得溶液pH值大于所需pH值时，需要用硫酸和/或盐酸来调节。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述反应包括氧化反应和沉淀反应。优选地，步骤(2)所述反应在搅拌条件下进行。优选地，步骤(2)所述反应溶液pH值维持为1.5～2.0，例如1.5、1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含砷溶液中砷的固定化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种含砷溶液中砷的固定化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)在酸性条件下，向含砷溶液中加入氧化剂，发生氧化反应，得到含有五价砷的溶液；(2)向步骤(1)得到的溶液加入二价铁盐，调节溶液pH值和温度，加入氧化剂发生反应，得到臭葱石结晶沉淀。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述酸性条件是指pH值为1.0～2.0；优选地，所述pH值采用硫酸和/或盐酸调节；优选地，所述pH值采用氢氧化钙和/或氢氧化钠调节。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含砷溶液中砷的含量为1g/L～10g/L；优选地，步骤(1)所述含砷溶液为矿山开采产生的含砷酸性排水和/或金属冶炼产生的含砷工业废水；优选地，所述金属冶炼产生的含砷工业废水为铜、镍、铅、锌、金或银中任意一种冶炼产生的含砷工业废水或至少两种冶炼产生的含砷工业废水的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述氧化剂为含有臭氧的气体；优选地，所述臭氧通过臭氧发生器以空气和/或氧气为原料制得；优选地，所述含臭氧的气体中臭氧含量为20mg/L～150mg/L。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化反应温度为10℃～40℃；优选地，步骤(1)所述氧化反应时间为0.5h～3h。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述二价铁盐为硫酸亚铁和/或氯化亚铁；优选地，所述硫酸亚铁和氯化亚铁独立地含有或不含有结晶水；优选地，步骤(2)所述加入二价...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广积，张凯伦，杨超，李媛媛，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，南京九章化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11