渣處理過(guò)程中砷化氫吸收的研究

劉永富

摘要：鉛鋅冶煉過(guò)程中，稀散金屬以及砷等元素會(huì)慢慢在各種渣中富集。從渣中提取稀散金屬不可避免會(huì)遇到砷的問(wèn)題。如何有效的提取稀散金屬且將砷以一種及經(jīng)濟(jì)又穩(wěn)定的形態(tài)被分離，成為行業(yè)一直研究的課題。本文通過(guò)試驗(yàn)，研究介紹高錳酸鉀吸收液對(duì)砷化氫的吸收過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，找到解決辦法。

關(guān)鍵詞：砷化氫 高錳酸鉀、吸收容量

1.試驗(yàn)過(guò)程

1.1試驗(yàn)原理

砷化氫（AsH3）是一種無(wú)色、有類(lèi)似大蒜臭味的劇毒氣體，對(duì)人體危害極大。砷化氫溶于水，但在水中的溶解度不高，因此用一般的堿液吸收劑很難達(dá)到較好的吸收效果，而砷化氫本身具有還原性，因而可以使用強(qiáng)氧化性的吸收液對(duì)其進(jìn)行化學(xué)處理，被氧化后的砷化氫轉(zhuǎn)變?yōu)樯樗猁}或亞砷酸鹽溶解在水中從而達(dá)到去除的目的。

1.2砷化氫的濃度檢測(cè)

砷化氫濃度的測(cè)定參考了《車(chē)間空氣中砷化氫的二乙氨基二硫代甲酸銀分光光度測(cè)定方法》（GB/T 16035-1995），在此標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整和改進(jìn)了部分操作，使其能準(zhǔn)確測(cè)定砷化氫的濃度。改進(jìn)后的方法具有靈敏度高的特點(diǎn)，可以測(cè)量最低為0.03mg/m3的砷化氫氣體，滿足砷化氫尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)小于0.3mg/m3的要求。

2.試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1高錳酸鉀體系吸收砷化氫氣體的效果

為了考察高錳酸鉀對(duì)砷化氫的吸收效果，通過(guò)設(shè)定不同高錳酸鉀濃度及酸堿度，在一定砷化氫濃度條件下吸收30min，通過(guò)測(cè)定經(jīng)吸收液吸收后尾氣中砷化氫的濃度及計(jì)算其吸收效率，綜合評(píng)價(jià)其吸收效果。試驗(yàn)前測(cè)定產(chǎn)生的砷化氫氣體濃度，不同組試驗(yàn)分別測(cè)定其尾氣砷化氫濃度，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

從表1可以看出，在高錳酸鉀濃度為0.01mol/L的條件下，酸性體系下的高錳酸鉀溶液對(duì)砷化氫的吸收效果要好于中性及堿性條件下的高錳酸鉀溶液;在其他條件相同的情況下，高錳酸鉀濃度越高，吸收效果越好，0.1mol/L酸性高錳酸鉀溶液能夠百分之百的去除氣體中的砷化氫。涉及到的反應(yīng)如下：

3AsH3+8KMnO4+H2SO4=3K2HAsO4+MnO2↓+4H2O+ K2SO4

2.2高錳酸鉀體系單因素試驗(yàn)

2.2.1不同酸堿度下高錳酸鉀溶液吸收砷化氫氣體的能力

根據(jù)之前試驗(yàn)結(jié)果，建立相同高錳酸鉀濃度和不同酸度吸收液體系，在相同的砷化氫氣體濃度及氣體流速條件下吸收相同時(shí)間，測(cè)定其尾氣中砷化氫氣體的含量，不同酸堿度下高錳酸鉀對(duì)砷化氫的吸收效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，高錳酸鉀溶液在一個(gè)相當(dāng)廣泛的pH范圍內(nèi)對(duì)砷化氫氣體有非常好的吸收能力。在實(shí)際應(yīng)用中，高錳酸鉀吸收液的初始pH可以為弱酸性、中性和弱堿性。

2.2.2不同濃度高錳酸鉀溶液吸收砷化氫氣體的能力

為選擇較優(yōu)的高錳酸鉀濃度，本實(shí)驗(yàn)考慮以不同濃度的高錳酸鉀溶液作為吸收劑，在其他條件相同的條件下進(jìn)行吸收試驗(yàn)，評(píng)價(jià)高錳酸鉀濃度吸收砷化氫氣體的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，高錳酸鉀濃度對(duì)吸收效果有很大的影響，高錳酸鉀濃度越高，吸收砷化氫氣體的能力越強(qiáng)，吸收效果越好。

2.2.3高錳酸鉀體系吸收容量的測(cè)定

為了考察高錳酸鉀體系對(duì)更好濃度砷化氫氣體的適應(yīng)情況，以及簡(jiǎn)短測(cè)定吸收容量時(shí)所需要的時(shí)間。從實(shí)驗(yàn)中可以看出，0.1mol/L高錳酸鉀溶液能夠很好的吸收濃度為2000mg/m3的砷化氫氣體，處理后的尾氣中砷化氫濃度低于排放標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)試驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)，只有60min的時(shí)長(zhǎng)可以保證吸收后的尾氣濃度小于車(chē)間砷化氫氣體最高容許濃度0.3mg/m3，吸收時(shí)長(zhǎng)超過(guò)60min后，尾氣中的砷化氫氣體濃度即已超過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)。

2.3防垢方案的探索

從上面的理論分析以及實(shí)際的反應(yīng)結(jié)果看，二氧化錳在高錳酸鉀的吸收反應(yīng)中無(wú)法避免且會(huì)大量生成。在吸收過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化錳不斷附著在管壁，不斷增厚。從二氧化錳的產(chǎn)生到二氧化錳沉淀的析出過(guò)程中，必有一個(gè)晶體長(zhǎng)大的過(guò)程。因此，抑制二氧化錳晶體生長(zhǎng)可能是防止二氧化錳結(jié)垢與堵管的有效途徑。2.3.1螯合劑對(duì)沉淀的影響

EDTA（乙二胺四乙酸）可以與Mn2+螯合，假若高錳酸鉀在吸收砷化氫的過(guò)程中生成了Mn2+，體系中加入一定量的EDTA后，是否可以通過(guò)首先形成螯合的EDTA-Mn，從而避免Mn2+與過(guò)量的MnO4-反應(yīng)生成MnO2而減少其產(chǎn)生量。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高錳酸鉀中加入EDTA后對(duì)砷化氫的處理效果急劇下降，原因是EDTA可以和高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致吸收液失效。

2.3.2分散劑對(duì)沉淀的影響

分散劑是一種在分子內(nèi)同時(shí)具有親油性和親水性兩種相反性質(zhì)的界面活性劑?？删环稚⒁恍╇y于溶解于液體的無(wú)機(jī)，有機(jī)顏料的固體顆粒，同時(shí)也能防止固體顆粒的沉降和凝聚，形成穩(wěn)定懸浮液所需的藥劑。高錳酸鉀溶液在吸收砷化氫的過(guò)程中產(chǎn)生了二氧化錳，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，二氧化錳顆粒不斷長(zhǎng)大，于是沉積在反應(yīng)管的底部以及附著在管壁上。在二氧化錳顆粒不斷長(zhǎng)大的過(guò)程中，若能通過(guò)其他藥劑抑制二氧化錳顆粒的長(zhǎng)大，讓二氧化錳懸浮于體系中，從而可以避免二氧化錳沉淀，防止其吸附在吸收設(shè)備與管道上。

3.結(jié)論及建議

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可得到如下結(jié)論及建議：

（1）改性高錳酸鉀適應(yīng)的砷化氫濃度范圍廣。

在試驗(yàn)條件下，適當(dāng)濃度（0.05～0.2mKMnO4;.5%AgNO3+2.5%H2SO4+3%H2O2）的兩組吸收液都能夠有效處理濃度在0-2000mg/m3范圍的砷化氫氣體，使其尾氣濃度低于0.3mg/m3。

（2）影響吸收效率和有效吸收時(shí)長(zhǎng)最重要的兩個(gè)因素分別為吸收液用量和吸收液濃度。提高高錳酸鉀濃度，增加吸收液的用量有利于砷化氫氣體的吸收，延長(zhǎng)有效吸收時(shí)間。要保證吸收液的高效吸收，氣液接觸時(shí)間很關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴燕， 況喬斌， 杜成瓊，等. 含砷礦渣現(xiàn)場(chǎng)處理危險(xiǎn)因素分析及應(yīng)急救援措施探討[C]// 中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì). 中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)， 2016.