高砷酸性廢水中鐵的回收利用研究

＊于旭霞

（遼寧石化職業(yè)技術學院 遼寧 121001）

1.含砷廢水概況及砷的危害

砷中毒對人體的消化系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚系統(tǒng)都會產(chǎn)生非常顯著的影響，而且患者會出現(xiàn)肝腫大，肢體血管痙攣等異常問題。中國臺灣臺南市附近已經(jīng)發(fā)生了多年的慢性砷中毒事件。在30年中，有37個村莊的40,421名居民被傷害?；颊吣_上的皮膚首先顯示出白色斑點，然后逐漸被稱為黑腳的部分變黑。

通過二甲基磺酸鈉等砷化合物能夠使動物胚胎死亡或者是造成動物減輕畸形，出現(xiàn)小頭開眼短尾或無尾等發(fā)育畸形問題。因此，世界衛(wèi)生組織在1968年發(fā)布的污染報告中將砷排名第一。

我國在“水中污染物的優(yōu)先管理”中將砷及其化合物列入黑名單。采礦、冶金、煤炭燃燒和化學工業(yè)等一些工業(yè)過程產(chǎn)生大量的高濃度含砷廢水，進一步加劇了水體中的砷污染。高濃度砷廢水不僅使得自然生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞，而且還會導致整個水生態(tài)健康受到嚴重影響。對砷廢水的回收再利用能夠節(jié)約砷資源，所以需要重點加強對高濃度含砷工業(yè)廢水的合理利用，減少對生態(tài)環(huán)境造成的污染，提高水生環(huán)境的用水安全。含砷廢水的處理是國內(nèi)和國際科學家的重點。回收利用不僅解決了砷污染問題，而且具有很大的經(jīng)濟效益，節(jié)約了資源。

2.含砷廢水的控制及處理方法

(1)物化法

物理化學的方法可以使離子快速交換，反滲透以及萃取等多種方式，使沸水中的砷快速去除，而且能夠取得非常理想的效果，但物理化學法的實際應用卻比較少。陳紅等用MnO2對含As(Ⅲ)廢水進行了吸附實驗。結果表明，MnO2對As（Ⅲ）具有很強的吸附能力，其飽和吸附能力為44.06mg/g。陰離子的存在導致MnO2的吸附能力。某些陽離子可以提高吸附容量，吸附的MnO2在解吸后可以重復使用。胡大覺等。我們已經(jīng)合成了一種高效率地選擇性吸附As（Ⅲ）的無硅化合物離子交換樹脂。使用離子交換柱除去砷。含有5g/L的As（Ⅲ）的溶液的砷去除率＞99.99%。然后將溶液中的砷含量完全標準化，并用2mol/L氫氧化鈉（硫化氫鈉質量分數(shù)為5%）作為洗脫液洗滌離子交換柱。

劉瑞霞等生產(chǎn)出一種新型的離子交換纖維，對砷離子的吸附能力強，吸附率高。實驗表明，具有極強的吸附性能，而且纖維狀態(tài)非常良好。30mL 0.5mol/L氫氧化鈉溶液可定量將96.0mg/g吸附量的砷從纖維上洗脫。此外，鐘立生等人通過對高爐冶煉渣等作為主要的廢水處理，原材料能夠快速去除砷廢水中的砷而且，整個處理工藝十分的簡單高效，回收效率更強。

(2)生化法

在含砷廢水的生化處理中，活性污泥吸附砷的原理主要用于去除砷。實驗表明，活性污泥短時間接觸即可快速，大量地去除砷As[V]，但活性污泥僅對低濃度砷As[V]，砷含量高的酸性廢水具有更好的處理效果。

(3)化學法

含砷廢水的常規(guī)化學處理法有硫化物沉淀法、鐵鹽石灰法、石灰逆流法等。主要是利用水中的砷酸根離子或亞酸根離子與硫化物離子，鈣離子和鐵離子反應形成化學沉淀反應，形成水不溶性化合物，過濾后去除砷。

硫化物的沉淀過程低于適當?shù)膒H值，并且優(yōu)化了硫化物與砷試劑的比率，因此AsAs[Ⅴ]的去除率可以達到80%，但是As[Ⅲ]沒有任何作用，硫化物呈酸性。在產(chǎn)生惡臭和有毒的硫化氫氣體的條件下，反應必須在難以操作，難以控制以及難以操作和處理的密閉裝置中進行。

鐵鹽石灰法之所以用于廢水中，是因為當鐵[Ⅱ]用作去除廢水中的砷[Ⅲ]的載體時，砷主要以酸性廢水中的砷[Ⅲ]的形式存在，它是通過添加鐵而構成的。硫酸鹽。它必須具有高pH值。在高鐵-砷比的條件下，藥物消耗高并且大量產(chǎn)生含砷的污泥。而且，前者比后者更困難，因為砷酸根離子表面上的負電荷小于砷酸根離子表面上的負電荷。吸附到Fe(OH)3上，處理效果差。

簡介：石灰沉淀法對砷酸鹽和砷酸鹽非常有效，以低成本實現(xiàn)了與其他化學沉淀劑相同或更好的處理效果。根據(jù)大量實踐經(jīng)驗，通過常規(guī)石灰法處理的廢水中砷含量達到了供應標準，因為砷酸鈣的溶解度仍為130mg/L，相當于砷含量48mg/L，可以用作需要中和礦渣的晶體。隨著巖心返回廢水中，廢水不會產(chǎn)生新的，超細的結晶核，而是會生長廢水的現(xiàn)有產(chǎn)品核，加速沉淀，同時沉淀出砷。中和殘留物的比吸附效果。由于砷在酸性廢水中主要以砷[Ⅲ]的形式存在，因此當需要生產(chǎn)不溶性砷酸鈣（溶解度為130mg/L）時，砷酸鈣是一種難溶物質。在處理過程中，需要提高廢水的pH值（pH=12），并且應降低pH值以中和廢水后再排放。高化學消耗量和大量石膏沉積物，以及高爐渣和高污泥處理成本。另外，還需要調(diào)節(jié)處理后的廢水的pH值，這會使工藝流程復雜化。在冶煉廠中的硫酸廢水處理中，重金屬和砷同時沉降，這對回收貴金屬沒有用。

3.砷污染的治理與資源利用

當前，砷污染的治理與資源利用是事關環(huán)保事業(yè)的關鍵，通過冶煉以及化學生產(chǎn)中形成的大量含砷廢鐵，通過集中處理可以確保資源的循環(huán)再利用，而且也能夠為砷防治提供重要的砷考依據(jù)。但與此同時對于清潔能源的是含砷廢水處理工藝是砷污染治理的主要研究方向。長期以來，對有毒和危險的固體工業(yè)廢物進行最終處理一直是環(huán)境政策的重要組成部分。隨著短缺危機的加劇，工業(yè)廢物正被用作廢物回收的第二資源，新技術已成為國內(nèi)外研究的熱點。在國內(nèi)外，二次資源的回收，循環(huán)利用和資源的大量使用的積極循環(huán)已在科學技術發(fā)展中脫穎而出。一些資源豐富的發(fā)達國家正在從工業(yè)廢物處理轉向對二次資源的回收和再利用的高科技研究。

4.總結

通過對氫氧化鈉作為沉淀劑，能夠快速使含砷廢水中的pH值和有價值元素快速沉淀，并且對強度溫度堿濃度產(chǎn)生明顯影響，酸性含砷，冶金廢液可以根據(jù)不同的砷鐵離子化學分離行為進行顯著分析，增強pH值的穩(wěn)定性，而在單因素實驗基礎之上，根據(jù)三因素和三級正交實驗，對整個化學工藝砷數(shù)進行全面優(yōu)化，能夠形成鐵的固相產(chǎn)物。對應于不同pH溶液中砷和鐵離子的化學分離行為的差異，通過選擇性沉淀回收鐵并研究了有價值的元素。在單因素實驗的基礎上，通過三因素和三級正交實驗對工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。產(chǎn)生鐵的固相產(chǎn)物。鐵紅的研究調(diào)查了烘烤溫度和時間對鐵紅相，純度，形態(tài)，吸油性以及鐵紅制造工藝的合適條件的影響。研究了固相產(chǎn)物。得出以下結論：

（1）溶液的pH是影響砷和鐵分離的主要因素之一。隨著pH值不斷升高，鐵和砷的初級產(chǎn)量也會顯著增加，從而有效地回收了鐵。在10.5至14.0的pH范圍內(nèi)，初級鐵的產(chǎn)率始終超過99%，在14.0的pH范圍內(nèi)，獲得了良好的砷和鐵的分離效果。溶液的pH值是影響鐵選擇性沉淀以及砷和鐵分離的主要因素。在10.5至14.0的pH范圍內(nèi)，鐵的主要產(chǎn)率始終高于99%。當pH為14.0時，分離砷和鐵的效果最高。

（2）攪拌強度也是鐵選擇性沉淀以及砷和鐵分離的重要因素。在200rpm至1000rpm的范圍內(nèi)，鐵的初級產(chǎn)率始終超過99%。當攪拌的強度增加時，砷的生產(chǎn)率顯著提高。

（3）在本實驗選擇的溫度范圍內(nèi)，溫度對鐵回收率沒有明顯的影響，也不會對鐵的分離產(chǎn)生明顯效應。

（4）苛性堿的濃度對鐵的回收或砷和鐵的分離幾乎沒有影響，但在工業(yè)中一定要使用高濃度的苛性堿，且溶脹較少。

（5）選擇性鐵沉淀的最佳工藝條件：溶液的pH為13.5，攪拌強度為800rpm，堿液濃度為10mol/L。

驗證試驗的結果，在該工藝條件下，整個實驗需要保證鐵的生產(chǎn)率為99.5%或更高，而砷的一次產(chǎn)率，則需要保證在98%以上，從而確保鐵回收和生鐵分離的效果。

（6）干燥鐵沉淀物具有非常合適的施工工藝，而且整個干燥溫度控制在80℃左右，干燥時間應該為8～9h。干燥鐵沉淀物時，要針對沉淀物的顏色和可行性進行全面分析。立志行業(yè)生產(chǎn)，以求最佳。工藝條件如下：干燥溫度控制在80℃左右，干燥時間應該為8～9h。

（7）清潔鐵沉積物的合適工藝條件：堿濃度3mol/L，浸出時間120min。