一种铜粉置换去除并回收水体中砷的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铜粉置换去除并回收水体中砷的方法，属于重金属水处理技术领 域。 (二）
【背景技术】
[0002] 近年来，砷及其化合物在医学、合金、农药、电子等领域的广泛应用，极大促进了含 砷化合物的开采和冶炼，这使得大量砷进入生物圈。然而，砷毒性大，长期过量摄入，会对人 体健康造成严重的损害，导致慢性和急性中毒乃至癌症，砷污染问题亟待解决。砷污染是指 由砷或其化合物所引起的环境污染。根据污染的载体不同，可以分为大气污染、土壤污染和 水体污染。水体污染威胁最大，特别是饮用水和生活用水的水源中的砷污染。砷被人体吸 收后，三价砷可干扰体内磷参与的反应，如阻碍三磷酸腺苷的合成等，砷还会与机体内酶蛋 白的巯基反应，使酶失去活性，影响细胞正常代谢，从而引起组织损害和机体障碍，直接导 致中毒甚至死亡。慢性饮水型砷中毒可对人体多系统功能造成危害，导致如高血压、心脑血 管病、糖尿病、皮肤色素代谢异常等疾病，并最终发展为皮肤癌。
[0003] 经世界卫生组织以及国际癌症研究机构认定，砷是人类的致癌剂之一，在USEPA 列表中砷更是被认为是1号毒素。不同形态的砷，毒性也不同，其毒性顺序依次是AsH3>无 机As (III) >有机As (III) >无机As (V) >有机As (V) >单质As。在世界范围内，因饮用水受 到砷污染而引起的急性或慢性砷中毒，而导致各种癌症等疾病，甚至死亡的案例频繁发生， 这些触目惊心的数据已引起人们对饮用水中砷的高度重视。1993年，世界卫生组织制定的 新的饮用水标准中规定砷含量的限制为lOppb，全球各国也纷纷采纳了这一标准，将饮用水 中最大允许含砷量从原来的50ppb降到lOppb。
[0004] 如何有效治理砷污染,减少砷的人为源，已成为全球各国亟待解决的重大问题。其 中含砷废水严重破坏环境，含砷的饮用水危害着人们的健康和安全，国内外针对水体中砷 污染的治理进行了大量的研究。主要有沉淀法、吸附法、膜分离法、离子交换法，氧化还原 法，生物法和电化学法等方法。这些方法虽然可在一定程度上去除水体中高浓度的砷离子， 但去除的砷以其他的固体废料形式存在，容易造成二次污染，且对水体中低浓度锑的去除 效果不明显。
[0005] 因此，研究新型高效去除并回收水体中砷，实现资源的可再生利用具有重要意义。 (三）
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对现有技术对水体中砷污染治理的不足，提供一种铜粉置换去 除并回收水体中砷的方法，通过在一定温度的盐酸体系中加入适量铜粉，可有效去除并回 收水体中的砷。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种铜粉置换去除并回收水体中砷的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009] (1)用盐酸将含砷废水的pH调至0?3,氮气保护下，加入铜粉，密闭反应器，以 100?600r/min的速度搅拌反应，反应温度为10?80°C，置换时间为10?120min ;所述含 砷废水中，As(III)含量为0. 1?20g/L ;所述铜粉的质量用量以所述废水的体积计为5? 50g/L ；
[0010] ⑵置换完成后，对反应体系进行过滤，回收滤渔，以及滤液经快速低温重结晶所 得的晶体。
[0011] 本发明铜粉置换去除并回收水体中砷的方法，所述步骤（1)中，优选所述铜粉的 质量用量以所述废水的体积计为50g/L。
[0012] 所述步骤（2)中，所得滤渣洗涤干燥后为黑色固体，主要成分为Cu3As ;所得滤液 经快速低温重结晶可得白色晶体，为CuCl ;铜粉置换去除水体中砷的同时可制备CuCl和 Cu3As,达到资源再生利用的目的。
[0013] 本发明所述水体为工业重金属冶金废水、地表水或生活污水。
[0014] 推荐本发明所述的铜粉为60?400目，优选200?400目。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明解决了水体中砷污染治理过程中对高浓度砷污水处 理能力较差，且易造成二次污染的痼疾。采用铜粉置换的方法，在高效去除水体中砷的同 时，不产生有毒砷化氢气体，且可制备重要化工原料CuCl和功能材料Cu 3As。本发明制备工 艺简单、操作方便、效率高、易于实现，无二次污染，经济环保，实现了资源可再生利用。 (四）
【附图说明】
[0016] 图I :200mL As(III)含量为5g/L的分银渣浸出液，采用盐酸将溶液pH调至0,加 入IOg铜粉，通入氮气后密闭反应器，搅拌速度为400r/min，置换时间为60min，水体中砷的 去除效率与反应温度的关系曲线。 (五）
【具体实施方式】
[0017] 下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限 于此。
[0018] 实施例1
[0019] 1)取200mL As(III)含量为5g/L的分银渣浸出液于反应器中，采用盐酸将溶液 pH调至0,加入IOg铜粉（60目），通入氮气后密闭反应器，搅拌速度为400r/min，反应温度 为60°C，置换时间为10?120min。
[0020] 采用置换率来评估铜粉对水体中砷的置换去除效果。
[0021] 表1不同置换时间的实验结果
[0022]
【主权项】
1. 一种铜粉置换去除并回收水体中砷的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： ⑴用盐酸将含砷废水的PH调至O?3,氮气保护下，加入铜粉，密闭反应器，以100? 600r/min的速度搅拌反应，反应温度为10?80°C，置换时间为10?120min ;所述含砷废 水中，As (III)含量为0. 1?20g/L ;所述铜粉的质量用量以所述废水的体积计为5?50g/ L ； (2)置换完成后，对反应体系进行过滤，回收滤渣，以及滤液经快速低温重结晶所得的 晶体。
2. 如权利要求1所述的铜粉置换去除并回收水体中砷的方法，其特征在于，所述铜粉 的质量用量以所述废水的体积计为50g/L。
3. 如权利要求1所述的铜粉置换去除并回收水体中砷的方法，其特征在于，所述水体 为工业重金属冶金废水、地表水或生活污水。
4. 如权利要求1?3所述的铜粉置换去除并回收水体中砷的方法，其特征在于，所述的 铜粉为60?400目。
5. 如权利要求4所述的铜粉置换去除并回收水体中砷的方法，其特征在于，所述的铜 粉为200?400目。
【专利摘要】本发明提供了一种铜粉置换去除并回收水体中砷的方法，包括以下步骤：(1)用盐酸将含砷废水的pH调至0～3，氮气保护下，加入铜粉，密闭反应器，以100～600r/min的速度搅拌反应，反应温度为10～80℃，置换时间为10～120min；所述含砷废水中，As(III)含量为0.1～20g/L；所述铜粉的质量用量以所述废水的体积计为5～100g/L；(2)置换完成后，对反应体系进行过滤，回收滤渣，以及滤液经快速低温重结晶所得的晶体；本发明方法工艺简单，无二次污染，经济环保，实现了资源可再生利用。
【IPC分类】C01G3-05, C02F9-04, C01G28-00
【公开号】CN104609593
【申请号】CN201410785291
【发明人】郑国渠, 伍廉奎, 曹华珍
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月16日