【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业溶液处理，尤其涉及一种硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法。
技术介绍
1、自然界中砷多与金属矿物伴生，因此在化工、冶炼等领域生产过程不可避免的会产生含砷废水。其中，硫酸生产过程产生的烟气在洗涤制酸过程中产生高砷酸性废水。其次，在化工、湿法冶炼酸性浸出工序中，砷也会被浸出到酸性浸出液中。酸性含砷溶液具有成分复杂、酸度高、危险性大等特点，其中as元素由于其高致癌性以及危害性，需要进行特殊处理。
2、现有技术中，在含砷溶液除砷领域的除砷方法众多，例如：石灰铁盐法、硫化沉淀法、离子交换法、吸附法、膜分离法等。石灰沉淀法及硫化沉淀法因其操作简单、原料易得的特点被广泛应用于含砷溶液净化领域。
3、石灰沉淀法在除砷过程中产生大量石膏渣需要处理，其中ca3(aso4)2是一种不稳定的化合物，如果保存不善，容易造成二次污染，限制了其进一步的发展。硫化沉淀法一般向酸性含砷溶液中添加硫化剂，如na2s、nahs等，硫化药剂在溶液中迅速溶解产生作为硫离子供体的硫化氢气体，溶液中的砷与硫离子发生发应，生成硫化物沉淀达到去除溶液中砷的目的。硫化沉淀法虽然在砷去除方面有着良好效果，但硫化药剂在使用过程中会不断向系统内引入钠离子，随着难以处理的钠离子不断积累将给整个冶炼系统及后续相关产品的浓缩结晶带来极大的压力并对后续净化溶液循环利用带来负担；此外，砷脱除的过程中产生h2s气体并溢出、利用率低等问题也造成硫化沉淀工艺硫化药剂用量大、成本高的困扰。因此，寻找一种具有缓释效应并不向溶液中引入难以处理的金属阳离子的硫化药剂是
4、近年来，许多新型硫化药剂逐渐被开发利用，其中铁硫化物被广泛应用在含砷及重金属的溶液净化领域。其中，中国专利技术专利申请公告号cn202210175100.2，公开了一种多孔fes材料及其制备方法和在含砷/或重金属废水净化中的应用，其采用铁粉及黄铁矿经一步煅烧制备具有比表面积大、反应活性位点多、反应活性高的fes用于吸附砷和重金属，达到废水净化的目的，在实现地下水净化处理的前提下避免了硫化氢气体的释放，减少了环境的污染。但此多孔材料在中性或弱碱性环境、溶液温度80℃条件下才能保证制备的多孔材料的活性。在企业实际生产中，对溶液进行升温处理并不具备经济价值，同时高温环境下酸性废水中亚硫酸根及溶解的二氧化硫气体将被释放，带来环保风险，增加处理成本和能耗。中国专利技术专利申请公告号cn202211263146.6，公开了一种从污酸中清洁高效去除砷及综合利用的工艺，通过加入一定量的fes，使污酸中的砷以硫化砷的形式沉淀，整个过程不产生硫化氢气体虽未产生硫化氢气体，但需要严格控制反应温度，此举将会提高能耗、增加环保压力。此外，该方法中会产生亚砷酸铁，亚砷酸铁遇酸会有三氧化二砷产生，存在安全隐患。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法，室温下投加药剂，无需调节ph，并引入超声超声波技促进反应进行，缩短反应时间。溶液中的砷以硫化砷形式沉淀，硫化氢利用率高、解决了常规硫化药剂由于反应剧烈导致h2s气体容易溢出、系统内钠离子积累等技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种利用硫化亚铁晶型调控深度净化溶液，包括以下步骤：
4、(1)单斜晶态硫化亚铁合成：将单质铁粉及单质硫混合，在惰性气体保护条件下，经微波管式炉烧结，获得单斜晶态硫化亚铁；
5、(2)除砷：取酸性含砷需净化溶液，加入步骤(1)中的所述单斜晶态硫化亚铁，于室温及超声条件下搅拌25～30分钟；
6、(3)固液分离：待步骤(2)反应结束后于常压条件下进行过滤，获得滤渣和脱砷滤液。
7、由于常规的硫化药剂反应迅速，硫化氢气体逸出风险大，人员操作环境差，钠离子作为一种难以处理的金属阳离子被引入系统内，净化后溶液重复利用难度大。传统管式炉升温较为缓慢，制备单斜晶态硫化亚铁时间较长，本专利技术通过微波管式炉人工合成单斜晶态硫化亚铁来作为硫离子供体，在未引入钠离子前提下保证了硫离子的供应；单斜晶态硫化亚铁在酸性条件下缓慢释放s2-极大的减弱了h+的竞争反应，使得不会产生剧烈反应且硫化氢气体缓慢释放；同时相较于传统硫化钠、硫氢化钠等硫化药剂使用单斜晶态硫化亚铁可大大缩短除砷时间，铁离子可用于后续更深层次对溶液进行净化且不会为净化后的溶液循环利用带来负担。
8、本专利技术通过微波管式炉人工合成单斜晶态硫化亚铁来作为硫离子供体，在保证硫离子供应的前提下，未引入增加溶液净化体系负担的阳离子。常见fes多为正六方体结构，正六方体结构的硫化亚铁结构稳定，其溶解度并不能满足实际生产中对溶液净化需求，若采用升温来提高其溶解度又将面临能耗增加、溶液挥发等问题，不利于节能减排，绿色发展。本专利技术对fes进行晶型调控，通过微波烧结方式制备单斜晶态硫化亚铁，此晶态下fe、s之间配位灵活，分子间化合键相较于正六方体结构硫化亚铁更易断裂，但在酸性条件下反应依旧温和具有缓释效应，不会剧烈反应瞬时产生大量难以被充分利用的硫化氢气体，可以满足企业对于溶液净化处理的基本要求。铁离子在现有溶液净化工序下有着成熟的去除工艺，铁离子的引入并不会为溶液净化带来额外成本，同时也不会为净化后的溶液循环利用带来负担。
9、通过在酸性含砷溶液中添加设定量的单斜晶态硫化亚铁，进行搅拌的同时辅以超声波强化，只需搅拌25～30分钟，最后进行固液分离，过滤后获得脱砷滤液及沉淀杂质。根据本专利技术中提供的超声波强化酸性工业溶液中除砷的方法可以提高除砷效率达到深度除砷的效果，除砷过程中不会引入钠离子，极大的缓解了污酸后续资源化利用及循环利用的压力，同时降低处理成本，节约能耗。针对工业中使用的硫化-石灰-铁盐法除砷工艺，本除砷方法在降低渣量、缩减铁盐用量、石灰渣利用方面展现出良好前景。
10、优选地,步骤(1)中所述单质铁粉及单质硫的摩尔比为1:1.4～1.6；所述惰性气体为氩气；
11、优选地,步骤(1)中所述所述烧结为于400～450℃烧结30～150min。
12、优选地,步骤(2)中所述酸性含砷溶液中的砷与单斜晶态硫化亚铁的摩尔比为1:1.4～1.6。
13、优选地,步骤(2)中所述超声条件为：频率15～25khz、功率10～120w/l。
14、本专利技术的有益效果在于：
15、1、本专利技术通过人工合成单斜晶态硫化亚铁作为硫离子供体，在未引入钠离子前提下保证了硫离子的供应；单斜晶态硫化亚铁在酸性条件下缓慢释放s2-极大的减弱了h+的竞争反应，使得硫化氢气体缓慢释放，提高了气体利用率，降低了气体溢出的风险同时改善了操作环境。解决了常规含钠硫化药剂反应剧烈导致气体容易溢出、系统内钠离子积累等问题。超声波技术的引入增强了溶液体系离子间传质，使溶液体系更加均匀、稳定。同时，超声波技术可加速反应正向进行，缩短反应时间；避免因溶液与药剂接触不均匀导致反应不完全的现象；且超声波空化效应使溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法，其特征在于，步骤(1)中所述单质铁粉及单质硫的摩尔比为1:1.4～1.6；所述惰性气体为氩气。
3.根据权利要求2所述的硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法，其特征在于，步骤(1)中所述所述烧结为于400～450℃烧结30～150min。
4.根据权利要求1所述的硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法，，其特征在于，步骤(2)中所述酸性含砷溶液中的砷与单斜晶态硫化亚铁的摩尔比为1:1.4～1.6。
5.根据权利要求1所述的硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法，其特征在于，步骤(2)中所述超声条件为：频率15～25kHZ、功率10～120W/L。
【技术特征摘要】
1.一种硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法，其特征在于，步骤(1)中所述单质铁粉及单质硫的摩尔比为1:1.4～1.6；所述惰性气体为氩气。
3.根据权利要求2所述的硫化亚铁晶型调控用于溶液净化的方法，其特征在于，步骤(1)中所述所述烧结为于400～4...
【专利技术属性】
技术研发人员：李静，董庆峰，张利波，李鑫培，闫汉洋，薛晓飞，郭晓东，许德杰，马彦，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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