专利名称：一种处理废水中砷的方法
技术领域：
本发明属于湿法冶金及环保技术领域，具体的说是一种处理废水中砷的方法。
背景技术：
砷是一种有毒元素，其常出现在贱金属矿石和精矿中。砷在地壳中的平均丰度为 5mg/L，自然界中含砷矿物的种类多达400多种(Riveros，P. A. ；Dutrizac, J. Ε. ；Spencer, P.Arsenic disposal practices in the metallurgical industry. Can. Metall. Q. 2001, 40，395-420.)，而且砷多是和其他金属(如ZnXu,Ni等)、非金属(S等)以伴生矿物的形式存在，主要包括砷黄铁矿(FeAsS)、雄黄(AsS)、雌黄(As2S3)等。在有色金属冶炼过程中， 砷在焙烧过程中以三氧化二砷形式进入烟尘并被捕集，或者在湿法冶炼过程中被溶出而进入到金属提余液中。因此，在有色金属冶炼过程中就会形成大量的高浓度的酸性含砷废水， 此时的砷主要是以砷酸盐的形式存在(Langmuir，D. ；Mahoney, J. ；MacDonald, A. ；Rowson J. Predicting arsenic concentrations in the porewaters of buried uranium mill tailings. Geochim. Cosmochim. Acta 1999，63，3379-3394.)。如果这些酸性废水不经处理而直接排放到环境中，不仅会污染环境，而且还严重威胁着人类和动植物的生存以及健康。 长期饮用砷浓度超标的地下水，会引起砷中毒，导致皮肤癌、心血管疾病、糖尿病以及神经系统疾病等疾病的发生。因此有色金属冶金研究领域中砷的去除以及固定技术长期以来都是研究热点之一，含砷废弃物的安全处理技术已经引起包括中国、日本、美国、加拿大等国的高度重视。去除污染水体中砷的方法有很多，例如沉淀法、吸附法、离子交换/反渗析法、 粘固法、生化法等。目前处理工业冶金废水所普遍采用的方法是铁砷共沉淀，它具有去除率高(在Fe/As > 3时，[As] < 0. 5mg/L,能达到我国现行的工业废水砷排放标准)、操作简便、经济实用等特点，美国环保署(EPA)将此方法称为“最佳论证可用技术”(The Best Demonstrated Availed Technology)。在世界范围内广泛应用于有色冶金和硫酸工业的废水除砷过程。目前，对于铁砷共沉淀方法除砷固砷的研究主要集中在除砷工艺、所形成的含砷共沉淀物的稳定性以及溶解度等方面，早期的研究结果表明，Fe/As摩尔比越高所形成的含砷共沉淀物的稳定性越强，随着时间的延长，重新释放到液相中的砷的含量越低；用该种方法除砷的最佳PH值范围为弱酸性区域(pH 3 5)，然而在工业除砷过程中通常需要将 PH值控制在弱碱性区域(pH 7 9)以便于废水中所含有的其他金属阳离子(如Cu2+、Ni2+、 Co2+、Pb2+等)能形成各自的氢氧化物沉淀而被同时去除。但是在铁砷共沉淀过程中产生的大量的含砷工业废渣中砷的化学形态尚不清楚，其稳定性也较差，容易造成严重的二次砷污染，以此作为含砷载体具有堆存体积过大，载体固砷量低(<6%)以及在还原性条件下稳定性较差等缺点。而当废水中砷含量很高而同时铁含量较低时，将砷以结晶态臭葱石 (FeAsO4^H2O)的形式去除是现今所通常采取的方法。以此作为固砷载体具有固体中砷含量高，需铁量少、脱水性较好等优点。但是研究者们对于臭葱石的稳定性存在着比较大的争议，已经报道的关于臭葱石的溶解度，最大的差距达到了四个数量级，这主要是由所形成的臭葱石自身的性质所导致的(无定形、结晶程度差或高度结晶的臭葱石)(Bluteau，Μ. C.； Demopoulos, G. P. The incongruent dissolution of scorodite-solubility, kinetics and mechanism. Hydrometallurgy 2007，87，163-177.)。现有研究结果表明臭葱石仅在pH =2时发生全等性溶解，而在其他条件下则发生非全等性溶解，从而发生砷的释放现象，例如在pH 6以及7条件下臭葱石的溶解度分别为1. O和5. 8mg/L，其在碱性条件下的溶解度则更高，因此有研究者认为臭葱石只有在PH < 7的环境条件下才稳定(Lagno，F. ；Rocha, S.D. F. ；Chryssoulis, S. ；Demopoulos，G. P. Scorodite encapsulation by controlled deposition of aluminum phosphate coatings. J. Hazard. Mater. 2010，181，526-534.)。关于提高含砷固体废弃物稳定性的方法的最新的研究进展主要集中于以下两个方面第一种为“主动型”，该种方法是通过改变形成铁砷共沉淀的工艺过程来实现含砷共沉淀物稳定性增加这一目的。研究发现将铁_砷共沉淀物在由酸性调至碱性时，如果在中间某个值(如PH 4)稳定一段时间(如1天、1周)后，再将共沉淀的pH值调节为8，那么以该种方式所形成的含砷共沉物的稳定性便会得到提高，该种方法也叫做two-stage中和沉淀方法；与之相对比的，传统的不经过中间PH值停留的方法则称为single-stage中和沉淀 (Jia,Y. F. ；Demopoulos,G. P. Coprecipitation of arsenate with iron (III)in aqueous sulfate media :effect of time，lime as base and co-ions on arsenic retention. Water Res. 2008，42，661-668.)；第二种为“被动型”，该种方法是先在高温条件下形成含砷共沉淀物一臭葱石，随后将磷酸铝包裹在预先形成的臭葱石的表面，实验结果表明无论是在氧化性条件还是在还原性条件下，所形成的包裹了磷酸铝的臭葱石均具有较高的稳定性，但是该种方法存在磷酸铝的脱落问题，Leetmaa(2008)用铝胶体代替磷酸铝来进行相同的包裹过程，然而以该种方法所形成的含砷共沉淀物在还原性环境中的稳定性以及铝胶体是否也会产生脱落等问题还有待进一步的研究。事实上，含砷废渣的长期稳定性受诸多因素的影响，例如含砷废渣自身的性质(铁、砷、钙及其他元素的含量、沉淀时的PH值等)， 环境中存在的氧化物、硫化物、氯化物和有机络合剂等。随着各国将饮用水砷标准从50 μ g/ L提高到10μ g/L，寻找一种同时具有较高稳定性和较低溶解度的含砷载体是未来冶金工业废水除砷固砷技术发展的趋势。
发明内容
本发明目的在于提供一种处理废水中砷的方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种处理废水中砷的方法向含砷溶液中加入含铁离子的溶液，在15_75°C下，使 Fe离子与As离子的摩尔比为1-5，搅拌均勻后，用碱调节反应体系的pH值为2_12，并使反应体系在此PH值下继续反应0. 17-72小时，形成第一步的含砷共沉淀物；向第一步已经形成的含砷共沉淀物中继续投加金属离子溶液，在15-75°C下，使金属离子与As离子的摩尔比为0. 1-5，而后用碱调节反应体系的pH值为2-12，形成最终的含砷共沉淀物，使废水中As离子形成高稳定性的含砷固体废弃物。所述含铁离子的溶液为带有任何结晶水的硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁或氯化亚铁。所述含铁离子的溶液优选为硫酸铁、硝酸铁或氯化铁。所述的金属离子溶液为二价或三价金属离子溶液。所述的金属离子溶液为带有任何结晶水的硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸镓、硝酸镓、氯化镓或稀土金属。所述的稀土金属可以为硫酸镧、硝酸镧、氯化镧、硫酸铈、硝酸铈或氯化铈。所述的金属离子溶液优选为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、硫酸铁、硝酸铁或氯化铁。所述形成的含砷共沉淀物的pH值范围为2-12。所述调节反应体系pH值的碱为氢氧化钠、氧化钙悬浊液或氧化镁悬浊液。本发明所具有的效果本发明通过在较低的Fe/As摩尔比以及在一定的pH值条件下形成第一步的铁砷共沉淀，随后向体系中加入另外的金属离子溶液并使之发生第二步共沉淀的方法来形成最终的含砷共沉淀物，主要用来解决将废水中砷去除之后所形成的含砷固体废弃物的稳定性问题，减少其对环境造成的二次污染；同时本发明操作简单易行，条件温和。
图1为本发明实施例提供的含砷共沉淀形成之后，随着时间的延长，重新释放到液相中的砷的含量示意图(其中样品编号下角标的数字表示的是所加入的Fe，Al和As 的化学计量比。Fe4As1表示的是将酸性的Fe/As = 4的溶液经过一步沉淀中和至pH 8 ； Fe2As1Fe2, Fe2As1Alu，Fe2As1Al2表示的是两步共沉淀物，先将酸性的Fe/As = 2的溶液中和至PH 4，随后加入Fe或Al，最后中和至pH 8)。图2为本发明实施例提供的在氧化环境，各种含砷共沉淀物在不同PH值条件下平衡72h后的淋溶稳定性的示意图(其中用NaOH或CaO作为中和试剂)。图3为本发明实施例提供的在氧化环境，pH 5和pH 8条件下共沉淀的淋溶稳定性示意图(其中淋溶剂为蒸馏水，每隔24h换淋溶剂一次)。图4为本发明实施例提供的在两步Fe-As-Al共沉淀物与一步Fe-As共沉淀物在化学还原条件下的稳定性对比图。(其中还原条件为S/As = 20，pH 7，共沉淀中砷的含量为100mg/L，red表示的是化学还原条件；ox表示的是氧化条件)。
具体实施例方式以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。实施例1将Na3AsO4 · 12H20溶于蒸馏水中配置成砷浓度为7. 34g/L的储备液，取68. ImL 的含砷储备液至500mL的大烧杯中(初始砷离子浓度为lg/L)，随后向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值为 1. 5，待用。将Fe2(SO4)3* XH2O溶于蒸馏水中配置成铁浓度为12. Og/L的储备液，待用；将 Al2(SO4) · ISH2O溶于蒸馏水中配置成铝浓度为9. 52g/L的储备液，待用。在上述配置好的含砷的溶液中加入62. 2mL预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下， 使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH 值为4，搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入37. SmL预先配置好的硫酸铝溶液， 在25°C下，使Al离子与As离子的摩尔比为2，在加入铝离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH溶液再次调节反应体系的pH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As 离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL，以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作Fe2As1Al2(参见图1)。实施例2在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为4， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸铝溶液，在25°C下，使Al离子与 As离子的摩尔比为1. 5，在加入铝离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH 溶液再次调节反应体系的PH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL，以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作Fe^SiAli.J参见图1)。实施例3在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为4， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与 As离子的摩尔比为2，在加入铝离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH溶液再次调节反应体系的PH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL，以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作Fe2As1Fe2(参见图1)。实施例4在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入5%熟石灰溶液(将氢氧化钙固体加入到蒸馏水中，搅拌0. 5-6小时后形成)调节反应体系的pH值为4，搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸铝溶液，在25°C下，使Al离子与 As离子的摩尔比为2，在加入铝离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用5%熟石灰溶液再次调节反应体系的PH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL，以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作Fe2As1Al2(CaO)(参见图2)。实施例5在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为5， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸铝溶液，在25°C下，使Al离子与As离子的摩尔比为2，在加入铝离子的过程中一直保持反应体系pH为5，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为 500mL,以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作Fe2As1Al2 (pH 5)(参见表1)。
实施例6在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为6， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸铝溶液，在25°C下，使Al离子与As离子的摩尔比为2，在加入铝离子的过程中一直保持反应体系pH为6，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为 500mL,以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作Fe2As1Al2 (pH 6)(参见表1)。实施例7在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为7， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸铝溶液，在25°C下，使Al离子与As离子的摩尔比为2，在加入铝离子的过程中一直保持反应体系pH为7，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为 500mL,以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作Fe2As1Al2 (pH7)(参见表1)。实施例8在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为8， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸铝溶液，在25°C下，使Al离子与As离子的摩尔比为2，在加入铝离子的过程中一直保持反应体系pH为8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为 500mL,以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作Fe2As1Al2 (pH 8)(参见表1)。实施例9在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为4， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸亚铁溶液，在25°C下，使亚Fe离子与As离子的摩尔比为2，在加入亚铁离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH溶液调节反应体系的pH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL。实施例10在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的氯化铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为4， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入氯化亚铁溶液，在25°C下，使亚Fe离子与As离子的摩尔比为2，在加入亚铁离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH溶液调节反应体系的pH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL。实施例11在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硝酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为4， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硝酸铝溶液，在25°C下，使Al离子与 As离子的摩尔比为2，在加入亚铁离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH 溶液调节反应体系的PH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL。实施例12在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸亚铁溶液，在25°C下，使亚 Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为4，搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸铝溶液，在25°C下，使Al离子与 As离子的摩尔比为2，在加入亚铁离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH 溶液调节反应体系的PH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL。实施例13在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的氯化亚铁溶液，在25°C下，使亚 Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为4，搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入氯化铝溶液，在25°C下，使Al离子与 As离子的摩尔比为2，在加入亚铁离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH 溶液调节反应体系的PH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL。实施例14在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为4， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸镓溶液，在25°C下，使镓离子与 As离子的摩尔比为2，在加入镓离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH溶液调节反应体系的PH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL。实施例15在上述配置好的含砷的溶液中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，加入IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为4， 搅拌1小时形成第一步的含砷共沉淀物；在已经形成含砷共沉淀物的体系中继续加入硫酸镧溶液，在25°C下，使镧离子与 As离子的摩尔比为2，在加入镧离子的过程中一直保持反应体系pH为4，而后用IM NaOH溶液调节反应体系的PH值，使其达到8，继续搅拌1小时后使As离子形成高稳定性的共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL。比较例1将Na3AsO4 · 12H20溶于蒸馏水中配置成砷浓度为7. 34g/L的储备液，取68. ImL 的含砷储备液至500mL的大烧杯中(初始砷离子浓度为lg/L)，随后向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值为 1. 5，待用。然后向其中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为4，机械搅拌条件下，用IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为8，继续搅拌1小时后形成含砷共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL，以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作Fe4As1。比较例2将Na3AsO4 · 12H20溶于蒸馏水中配置成砷浓度为7. 34g/L的储备液，取68. ImL 的含砷储备液至500mL的大烧杯中(初始砷离子浓度为lg/L)，随后向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值为 1. 5，待用；然后向其中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为4，机械搅拌条件下，用5%熟石灰溶液(将氢氧化钙固体加入到蒸馏水中，搅拌 0. 5-6小时后形成)调节反应体系的pH值为8，继续搅拌1小时后形成含砷共沉淀物，随后将其转移到三角瓶中，共沉淀的最终体积为500mL，以此种方法所形成的含砷共沉淀物记作 Fe4As1 (CaO)。比较例3.将Na3AsO4 · 12H20溶于蒸馏水中配置成砷浓度为7. 34g/L的储备液，取68. ImL 的含砷储备液至500mL的大烧杯中(初始砷离子浓度为lg/L)，随后向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值为 1. 5，待用；然后向其中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，用IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为5，继续搅拌1小时后形成含砷共沉淀物，以此种方法所形成的未加入铝离子之前的含砷共沉淀物记作Fe2As1 (pH5)。比较例4将Na3AsO4 · 12H20溶于蒸馏水中配置成砷浓度为7. 34g/L的储备液，取68. ImL 的含砷储备液至500mL的大烧杯中(初始砷离子浓度为lg/L)，随后向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值为 1. 5，待用；然后向其中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，用IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为6，继续搅拌1小时后形成含砷共沉淀物，以此种方法所形成的未加入铝离子之前的含砷共沉淀物记作Fe2As1 (pH6)。比较例5将Na3AsO4 · 12H20溶于蒸馏水中配置成砷浓度为7. 34g/L的储备液，取68. ImL 的含砷储备液至500mL的大烧杯中(初始砷离子浓度为lg/L)，随后向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值为 1. 5，待用；
然后向其中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，用IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为7，继续搅拌1小时后形成含砷共沉淀物，以此种方法所形成的未加入铝离子之前的含砷共沉淀物记作Fe2As1 (pH7)。比较例6将Na3AsO4 · 12H20溶于蒸馏水中配置成砷浓度为7. 34g/L的储备液，取68. ImL 的含砷储备液至500mL的大烧杯中(初始砷离子浓度为lg/L)，随后向其中加入2. 5mL 6M H2SO4溶液，使含砷溶液的pH值为 1. 5，待用；然后向其中加入预先配置好的硫酸铁溶液，在25°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为2，机械搅拌条件下，用IM NaOH溶液调节反应体系的pH值为8，继续搅拌1小时后形成含砷共沉淀物，以此种方法所形成的未加入铝离子之前的含砷共沉淀物记作Fe2As1 (pH8)。表1为实施例5-8以及比较例3-6的实验结果
权利要求
1.一种处理废水中砷的方法，其特征在于向含砷溶液中加入含铁离子的溶液，在 15-75°C下，使Fe离子与As离子的摩尔比为1-5，搅拌均勻后，用碱调节反应体系的pH值为 2-12，并使反应体系在此pH值下继续反应0. 17-72小时，形成第一步的含砷共沉淀物；向第一步已经形成的含砷共沉淀物中继续投加金属离子溶液，在15-75°C下，使金属离子与As离子的摩尔比为0. 1-5，而后用碱调节反应体系的pH值为2-12，形成最终的含砷共沉淀物，使废水中As离子形成高稳定性的含砷固体废弃物。
2.按权利要求1所述的处理废水中砷的方法，其特征在于所述含铁离子的溶液为带有任何结晶水的硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁或氯化亚铁。
3.按权利要求2所述的处理废水中砷的方法，其特征在于所述含铁离子的溶液优选为硫酸铁、硝酸铁或氯化铁。
4.按权利要求1所述的处理废水中砷的方法，其特征在于所述的金属离子溶液为二价或三价金属离子溶液。
5.按权利要求4所述的处理废水中砷的方法，其特征在于所述的金属离子溶液为带有任何结晶水的硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸镓、硝酸镓、氯化镓或稀土金属。
6.按权利要求5所述的处理废水中砷的方法，其特征在于所述的稀土金属可以为硫酸镧、硝酸镧、氯化镧、硫酸铈、硝酸铈或氯化铈。
7.按权利要求4所述的处理废水中砷的方法，其特征在于所述的金属离子溶液优选为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、硫酸铁、硝酸铁或氯化铁。
8.按权利要求1所述的处理废水中砷的方法，其特征在于所述形成的含砷共沉淀物的PH值范围为2-12。
9.按权利要求1所述的处理废水中砷的方法，其特征在于所述调节反应体系pH值的碱为氢氧化钠、氧化钙悬浊液或氧化镁悬浊液。
全文摘要
本发明属于湿法冶金及环保技术领域，具体的说是一种处理废水中砷的方法。向含砷溶液中加入含铁离子的溶液，在15-75℃下，使Fe离子与As离子的摩尔比为1-5，搅拌均匀后，用碱调节反应体系的pH值为2-12，并使反应体系在此pH值下继续反应0.17-72小时，形成第一步的含砷共沉淀物；向第一步已经形成的含砷共沉淀物中继续投加金属离子溶液，在15-75℃下，使金属离子与As离子的摩尔比为0.1-5，而后用碱调节反应体系的pH值为2-12，形成最终的含砷共沉淀物，使废水中As离子形成高稳定性的含砷固体废弃物。本发明两步共沉淀方法的使用在保证了废水除砷效果的同时提高了含砷固体废弃物的稳定性，大大降低了含砷废渣二次污染的风险。
文档编号C02F1/58GK102351294SQ20111019759
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者张丹妮, 贾永锋 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所