含砷硫酸銨溶液深度脫砷工藝研究

煙化爐含硫煙氣采用氨酸法脫硫處理副產(chǎn)硫酸銨，主要步驟為冷卻-洗滌-吸收-中和-分解-蒸發(fā)結(jié)晶。由于煙化爐原料成分波動(dòng)大，煙氣含砷升高，現(xiàn)有系統(tǒng)脫砷能力不足，導(dǎo)致脫硫產(chǎn)品砷含量時(shí)有超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。大量不合格品需要返回流程重新處理，增大了處理成本和系統(tǒng)負(fù)荷，若產(chǎn)品質(zhì)量長(zhǎng)期不合格可能導(dǎo)致煙化爐被迫停爐。嚴(yán)格控制硫酸銨產(chǎn)品中的砷含量，保證硫酸銨產(chǎn)品品質(zhì)，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)踐綠色經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展至關(guān)重要。

目前，硫酸銨溶液除砷的方法主要有：①混凝除砷技術(shù)：利用混凝劑的強(qiáng)大吸附作用吸附砷，然后通過(guò)過(guò)濾或者使用濾膜除去混凝產(chǎn)物，從而達(dá)到去除砷的目的。但是對(duì)As

的去除效果較差，往往需要將溶液中的As

氧化為高價(jià)態(tài)，再與鐵離子結(jié)合生成沉淀與溶液分離，可達(dá)到除重金屬的目的

。②吸附：吸附法利用活性氧化鋁、稀土、鐵等多價(jià)金屬氧化物及其鹽類(lèi)等吸附劑進(jìn)行吸附,除砷效果好，但稀土鹽類(lèi)或稀土氧化物成本較高

。③離子交換：離子交換法是一種有效的除砷方法，由于該方法處理量大，操作簡(jiǎn)單，分離效果好，有利于有價(jià)成分的回收利用，因而在廢水除砷中應(yīng)用越來(lái)越廣泛

。④高分子粘合劑與濾膜技術(shù)：利用聚合物作為粘合劑，有效地吸附水中某些離子；然后，通過(guò)采用一種濾膜，選擇性地將聚合物連同吸附的離子全部阻留，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的

。⑤直接沉淀法（硫化鈉法）：直接沉淀法主要是加入沉淀劑，利用化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生沉淀，然后過(guò)濾除去砷

。⑥光催化氧化法：利用光催化劑吸收光能，然后在一定條件下以特定的波長(zhǎng)釋放，使水中溶解的氧離子化，進(jìn)而使As(Ⅲ)得到氧化。但該技術(shù)只能對(duì)含砷污染水體進(jìn)行預(yù)處理，還需要配合其他技術(shù)才能達(dá)到去除砷的目的。⑦生物處理法：在微生物的作用下降解、氧化、去除污染物。生物處理法既可單獨(dú)作為一種處理方法，也可和其他物理化學(xué)方法（如過(guò)濾、吸附等）配合使用

。

由此，本文作者以氨酸法脫硫處理煙化爐含硫煙氣的中和液作為實(shí)驗(yàn)原液，采用納米鐵深度脫出其中的砷，研究溫度、攪拌速率、反應(yīng)時(shí)間、納米鐵用量對(duì)砷脫出率的影響，并在小試的基礎(chǔ)上開(kāi)展擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)和除砷后液除鐵實(shí)驗(yàn)。研究成果可為同行提供指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)所用原料為硫酸銨中和液，其主要成分如表1所示。

世界第四大鐵礦生產(chǎn)商，澳大利亞的福蒂丘集團(tuán)也在厄瓜多爾設(shè)立了辦公室，該公司承諾今年投資1億美元進(jìn)行勘探。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

2.1.2 攪拌速率對(duì)砷脫出率的影響

或Cl

。MNF是含F(xiàn)e(0)、Fe(Ⅱ)與Fe(Ⅲ)的復(fù)合物，具有比傳統(tǒng)納米鐵更強(qiáng)的反應(yīng)活性。MNF由于具有LDH（層狀雙金屬氫氧化物）結(jié)構(gòu)，主要是通過(guò)配體交換和表面絡(luò)合作用或陰離子的交換作用來(lái)吸附污染物。與其他形式的Fe

相比，MNF具有Fe相中最低的還原電位，比Fe

的反應(yīng)活性強(qiáng)。在水溶液中，砷主要是以含As(Ⅴ)的化合物HnAsO4n-3和含As(Ⅲ)的化合物HnAsO3n-3存在，不管是As(Ⅲ)還是As(Ⅴ)，都能被Fe(Ⅱ)（羥基）氧化物強(qiáng)烈吸附，并且對(duì)As(Ⅲ)或As(Ⅴ)均有很高的吸附效率。研究表明，MNF對(duì)As的去除率能達(dá)到85-95mg/gFe，比納米鐵的去除效率高。

1.3 工藝流程

本實(shí)驗(yàn)工藝流程如圖1所示。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果與討論

以中和液為除砷前液，研究溫度、攪拌速度、反應(yīng)時(shí)間、納米鐵加入量對(duì)砷脫出率的影響。

隨著人口及車(chē)輛的快速增加，交通壓力日益增大，串行計(jì)算的最優(yōu)路徑誘導(dǎo)現(xiàn)已跟不上大規(guī)模的繁忙交通誘導(dǎo)的步伐。為了解決該瓶頸，并行動(dòng)態(tài)交通誘導(dǎo)應(yīng)運(yùn)而生，保證了大規(guī)模交通誘導(dǎo)的實(shí)時(shí)性，并行計(jì)算的車(chē)聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通誘導(dǎo)對(duì)用戶快速出行需求作用巨大。

2.3.1 實(shí)驗(yàn)條件

到達(dá)西安，已近黃昏。一輪被暮色放大了的落日掛在了古城墻上，整座城市被余暉渲染得無(wú)比莊重堂皇，從城門(mén)洞里走進(jìn)逆光的車(chē)流和行人，宛若窯洞門(mén)窗上那些被歲月風(fēng)雨沖刷過(guò)的窗花，模糊了細(xì)節(jié)，卻有著剪影般的凝重分明。

由表2可知，隨著溫度的升高，硫酸銨砷含量呈先減小后保持不變的趨勢(shì)，可能是因?yàn)闇囟壬邔?dǎo)致砷酸鹽的溶解度增大，溫度升高還會(huì)增大能耗。因此，選擇溫度為20℃作為較優(yōu)條件。

改性納米鐵（MNF）的比表面積比傳統(tǒng)納米鐵更大，其晶體結(jié)構(gòu)為帶正電荷的氫氧化物層[FeII(1-x)FeIIIx(OH)2]

與帶負(fù)電荷的陰離子An

及水分子相互交替，結(jié)構(gòu)式為：[FeII(1-x)FeIIIx(OH)

]

·[(x/n)An

·(mx/n)H

O]

。其中，An-代表夾層陰離子，主要有CO

，SO

采用同一批次中和液，控制納米鐵加入量1.0mL/L，溫度為20℃，反應(yīng)時(shí)間1.5h，攪拌轉(zhuǎn)速分別控制在150、200、300rpm進(jìn)行除砷，研究攪拌速率對(duì)砷去除率的影響。除砷后液蒸發(fā)結(jié)晶制備硫酸銨，再取樣分析其中的As、Pb、Fe的含量，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，當(dāng)攪拌速率有150r/min提高到200r/min時(shí)，硫酸銨砷含量由0.0004%下降為0.0003%，繼續(xù)提高攪拌速率，硫酸銨砷含量保持不變。攪拌速率太慢會(huì)影響傳質(zhì)速率，降低反應(yīng)速率，攪拌速率太快則會(huì)增大能耗。因此，選擇攪拌速率為200r/min為較優(yōu)條件。

2.1.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)砷去除率的影響

采用同一批次中和液，控制納米鐵加入量1.0mL/L，溫度為20℃，攪拌速率為200r/min，在反應(yīng)30min、60min、90min分別從燒杯中取出300mL溶液進(jìn)行過(guò)濾，研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)砷去除率的影響。除砷后液蒸發(fā)結(jié)晶制備硫酸銨，再取樣分析其中的As、Pb、Fe的含量，結(jié)果如表4所示。

使用較小的區(qū)域來(lái)搜索局部最大值,以得到GT角點(diǎn)的最大數(shù)量。圖6表明了許多GT角點(diǎn)被SUSAN算法的最后一步剔除,只保留了局部最大值并去除了其他不重要的角點(diǎn)。在圖像處理過(guò)程中,物體之間的大小和距離都很小,因此,這個(gè)步驟對(duì)在過(guò)程結(jié)束時(shí)保存的地面真實(shí)角點(diǎn)數(shù)量具有重要的影響。然而,這些SUSAN算法變種的誤報(bào)率比Noble算法要高得多。因此,必須找到其他方法來(lái)規(guī)避相關(guān)角點(diǎn)的誤檢,降低誤報(bào)率。

選擇2017年3—12月在新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科參與住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)學(xué)員54名，隨機(jī)分為兩組，PBL組采用PBL教學(xué)法，SBME-PBL組采用PBL結(jié)合SBME教學(xué)法，每組臨床學(xué)習(xí)工作時(shí)間均為2個(gè)月。各組規(guī)培生在性別、年齡、規(guī)培前的理論考試成績(jī)等方面差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），詳見(jiàn)表1。

由表4可知，反應(yīng)30min時(shí)硫酸銨含砷為0.0008%，反應(yīng)60min后硫酸銨含砷降低至0.0002%，再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，硫酸銨含砷沒(méi)有較大變化?？梢?jiàn)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，硫酸銨砷含量呈先降低后升高的趨勢(shì)，可能是由于時(shí)間的延長(zhǎng)導(dǎo)致部分砷酸鹽返溶。因此，選擇反應(yīng)時(shí)間為60min作為較優(yōu)條件。

2.1.4 納米鐵用量對(duì)砷去除率的影響

采用同一批次中和液，控制溫度20℃，攪拌速率200r/min，反應(yīng)時(shí)間為150min，納米鐵加入量分別控制在1.0、1.5、2.0mL/L進(jìn)行除砷，研究納米鐵用量對(duì)砷去除率的影響。除砷后液蒸發(fā)結(jié)晶制備硫酸銨，再取樣分析其中的As、Pb、Fe的含量，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，納米鐵加入量為1.5、2.0mL/L時(shí)硫酸銨含砷均為0.0002%，但納米鐵加入量增大時(shí)，硫酸銨含鐵有增大趨勢(shì)，硫酸砷含量隨著納米鐵用量的增大不斷升高，但是納米鐵用量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致硫酸銨中鐵含量升高，增大除鐵困難。因此，宜選擇納米鐵用量為1.5mL/L為較優(yōu)條件。

2.2 實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)論

改性納米鐵脫砷較優(yōu)工藝為：溫度為20℃，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min，反應(yīng)時(shí)間為60min，納米鐵用量為1.5mL/L。在該條件下，硫酸銨砷含量可以降到0.0002%。

2.1.1 溫度對(duì)砷脫出率的影響

2.3 擴(kuò)大型實(shí)驗(yàn)

由于觀光采摘節(jié)是利用果樹(shù)的花期或果期作為依托的節(jié)慶活動(dòng)，如果沒(méi)有果品資源以外的其他資源優(yōu)劣勢(shì)、人們的需求情況、政府和地方的重視程度等因素的作用，觀光采摘節(jié)應(yīng)具有明顯的淡旺季之分。

采用同一批次中和液，控制納米鐵加入量1.0mL/L，攪拌速率200r/min，反應(yīng)時(shí)間1.5h，分別在溶液溫度為常溫（約25）、40℃、60℃下進(jìn)行除砷，研究溫度對(duì)砷去除率的影響。除砷后液蒸發(fā)結(jié)晶制備硫酸銨，再取樣分析其中的As、Pb、Fe的含量，結(jié)果如表2所示。

根據(jù)小試得到的較優(yōu)條件，以50L中和液作為除砷前液開(kāi)展擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)。改性納米鐵脫砷工藝條件為：溫度為20℃，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min，反應(yīng)時(shí)間為60min，納米鐵用量為1.5mL/L。

為了驗(yàn)證和鞏固小試結(jié)論，針對(duì)小試得到的較優(yōu)工藝條件，開(kāi)展一級(jí)納米鐵除砷工藝的擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)，考察反應(yīng)時(shí)間、硫酸亞鐵加入量、曝氣量對(duì)硫酸銨除砷的影響。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

按照實(shí)驗(yàn)條件開(kāi)展擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)研究，采用同一批中和液，脫砷時(shí)間分別控制為0.5h、1h、1.5h,反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾，濾液蒸發(fā)結(jié)晶制備得硫酸銨，取樣分析其中的As、Fe、N、Pb含量，結(jié)果如表6所示。

一是要充分利用退伍轉(zhuǎn)業(yè)軍人。從國(guó)家層面，要加強(qiáng)立法，嚴(yán)格執(zhí)法，通過(guò)完善和落實(shí)預(yù)備役登記制度及約束措施，確保把退伍、復(fù)員、轉(zhuǎn)業(yè)、自主擇業(yè)等有服現(xiàn)役經(jīng)歷的人全部納入管理范圍，為參加預(yù)備役組織提供政策保障。對(duì)于預(yù)備役部隊(duì)而言，要采取多種渠道掌握信息，特別是要加強(qiáng)與省軍區(qū)系統(tǒng)兵役機(jī)關(guān)的溝通協(xié)調(diào)，并結(jié)合每年一度的預(yù)備役整組搞好潛力調(diào)查，確保把有現(xiàn)役經(jīng)歷的人優(yōu)先作為預(yù)任軍官、預(yù)編士兵對(duì)象，最大限度利用軍事資源。原則上，預(yù)備役軍官中服現(xiàn)役經(jīng)歷的比例不低于90%，預(yù)備役士兵中服現(xiàn)役經(jīng)歷的比例不低于70%。

從表6可知，反應(yīng)1h后，硫酸銨砷含量都降至0.0001%，但納米鐵除砷1小時(shí)后，硫酸銨含F(xiàn)e由0.0016%上升至0.0028%，隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，硫酸銨Fe含量繼續(xù)升高。

2.4 除砷后液中鐵的去除

向改性納米鐵除砷后液中加入雙氧水除鐵，工業(yè)雙氧水用量為5mL/L，除鐵后對(duì)除鐵后液蒸發(fā)結(jié)晶得到固體硫酸銨，取樣分析，結(jié)果如表7所示。

由表7可知，一級(jí)改性納米鐵除砷后，硫酸銨As含量由0.0017%降低至0.0001%，但是，鐵含量由0.0016%升高0.0018%，加入雙氧水反應(yīng)0.5小時(shí)后，硫酸銨Fe含量由0.0018%降低至0.0001%。

這也使茅臺(tái)醬香酒系列酒在銷(xiāo)量不變的情況下，保持銷(xiāo)售額穩(wěn)步增長(zhǎng)，提升了品牌價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了由高速度增長(zhǎng)向高質(zhì)量增長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變，成為今年茅臺(tái)醬香系列酒的最大亮點(diǎn)。

3 結(jié)論

（1）改性納米鐵脫砷較優(yōu)工藝為：溫度為20℃，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min，反應(yīng)時(shí)間為60min，納米鐵用量為1.5mL/L。在該條件下，硫酸銨砷含量可以降到0.0002%。

對(duì)照組患者采用氯氮平片聯(lián)合碳酸鋰進(jìn)行治療:患者開(kāi)始服用的劑量為每天50mg,14天內(nèi)增加藥物劑量至每天150mg到300mg之間,具體根據(jù)患者病情狀況進(jìn)行調(diào)整。整個(gè)治療過(guò)程中,氯氮平片的平均劑量為每天(210±31.5)mg,碳酸鋰的平均劑量為每天1g。

（2）擴(kuò)大型實(shí)驗(yàn)硫酸銨砷含量可降至0.0001%，但硫酸銨鐵含量由0.0016%上升至0.0028%，隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，硫酸銨Fe含量繼續(xù)升高。

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