专利名称：一种溶液中三价砷的氧化方法
技术领域：
本发明涉及一种溶液中三价砷的氧化方法。
背景技术：
三价砷的毒性比五价砷高60倍，且移动性强于五价砷，常规除砷方法不能有效的将溶液 中的三价砷直接去除，而应首先将三价砷氧化为五价后再进行后续处理。
目前溶液中砷的氧化多使用氧化剂。但是常用氧化剂如游离氯、双氧水等在实际应用中 受到不同程度的限制，并且反应产物溶解于水可能会对人体造成一定程度的危害。
高锰酸钾可作为氧化剂应用于砷的氧化过程中。如中国专利CN 1609021A公开的"高锰 酸钾作为氧化剂去除地下水中三价砷的方法"介绍了使用高锰酸钾直接氧化三价砷的方法， 应用条件为pH值的范围是1 4，最佳反应温度10 20摄氏度，高锰酸钾浓度和三价砷的 浓度比值在4 6时氧化效果最佳，高锰酸钾的浓度为4 6毫克/升。该方法适用于酸性体系， 体系中三价砷的浓度仅仅在毫克级水平，高锰酸钾的浓度过量于砷浓度，需消耗大量氧化剂。
也有学者研究广泛pH范围下三价砷的高锰酸钾氧化方法，实验条件为室温，三价砷初始 浓度200 600微克/升，pH值的范围4.5 9.8，碱性条件下锰/砷摩尔比大于0.53:1后可实现 三价砷的完全氧化。该方法研究体系中的砷的浓度更低，也是简单应用高锰酸钾的氧化能力， 虽然探讨出了一定规律，但不适用于工业上产出的高浓度含砷废水。见"Oxidationof As(ni) by potassium permanganate"(高锰酸钾氧化三价砷)，"Journal of Environmental Sciences"(环境 科学学报，英文版)2007年，第19巻，第7期，783-786页，LINa著。
发明内容
本发明的目的，在于设计一种高锰酸钾作为氧化剂氧化溶液中三价砷的方法，特别是适 用于高砷浓度体系的方法。
本发明的方案，在体系pH值在12至13.5时，直接加入高锰酸钾固体试剂并同时通入空 气进行三价砷的氧化。体系砷浓度为25克/升及其以下，三价砷/高锰酸钾浓度比在20:1 1:1， 空气流量在0.15~1立方米/小时 升，体系温度为15摄氏度至沸点以下。
体系为亚砷酸钠溶液，三价砷浓度通常在5克/升至10克/升，最高可达25克/升，最低可 在国家排放标准及其以下。溶液pH过高或过低时氧化速率有变慢的趋势，故以12 13为佳。 三价砷/高锰酸钾浓度比，最佳为10:1 3:1。气流量在0.25 0.5立方米/小时'升即可，低于此值反应时间需相应延长，过高时氧化速率也不会明显提高。提高溶液温度，可加快氧化速 率，但操作难度增加，故适宜的反应温度在40 90摄氏度。若仅为提高氧化速率，也可在高 压釜等压力容器中进行处理，通过提高溶液沸点来进一步提高反应温度。
本方法的优越性在于l.在氧化过程中，向体系通入空气即可大大提高氧化速率，简便易 行且廉价；2.适用的砷浓度范围宽，为微克/升至数十克/升，特别适用于高砷浓度体系，且氧 化剂的用量少；3.在最佳条件下，三价砷的氧化率可达100%; 4.高锰酸钾作为一种氧化剂， 氧化效率高，反应产物对人体无害。
具体实施例方式
先用氢氧化钠或盐酸溶液调整体系pH值至12至13.5，在搅拌条件下加入高锰酸钾固体 试剂，搅拌速度在300r/min左右即可。通入的空气由空气压缩机产生，为改善空气在溶液中 的分散和溶解行为，可以使用空气分散板向溶液通气；通入的气体也可以釆用氧气。每隔一 定时间取样分析溶液中三价砷及总砷浓度。
以下为本发明的实例-
实施例l:溶液初始三价砷浓度5克/升，体系pH值13，三价砷/高锰酸钾浓度比为5:l， 压縮空气流量0.5立方米/小时'升，反应温度90摄氏度。反应2小时三价砷的氧化率100%。
实施例2:溶液初始三价砷浓度20克/升，体系pH值13，三价砷/高锰酸钾浓度比为5:1, 压縮空气流量0.5立方米/小时 升，反应温度80摄氏度。反应15小时三价砷的氧化率100 %。
实施例3:溶液初始三价砷浓度25克/升，体系pH值13，三价砷/高锰酸钾浓度比为5:l， 压縮空气流量0.5立方米/小时 升，反应温度80摄氏度。反应18小时三价砷氧化率91.94 %。
实施例4:溶液初始三价砷浓度5克/升，体系pH值13,三价砷/高锰酸钾浓度比为3:l， 压縮空气流量0.25立方米/小时*升，反应温度60摄氏度。反应1.5小时三价砷的氧化率100 %。
实施例5:溶液初始三价砷浓度5克/升，体系pH值13，三价砷/高锰酸钾浓度比为10:1， 压縮空气流量0.5立方米/小时，升，反应温度40摄氏度。反应6小时三价砷的氧化率100%。
实施例6:溶液初始三价砷浓度5克/升，体系pH值13，三价砷/高锰酸钾浓度比为20:l， 压縮空气流量0.5立方米/小时'升，反应温度80摄氏度。反应8小时三价砷的氧化率81.97%。
实施例7:溶液初始三价砷浓度5克/升，体系pH值13，三价砷/高锰酸钾浓度比为5:l，压縮空气流量0.5立方米/小时 升，反应温度15摄氏度。反应4.5小时三价砷的氧化率100 %。
实施例8:溶液初始三价砷浓度0.5毫克/升，体系pH值13,三价砷/高锰酸钾浓度比为 5:1，压縮空气流量0,25立方米/小时'升，反应温度40摄氏度。反应3.5小时三价砷的氧化 率100%。
实施例9:溶液初始三价砷浓度50毫克/升，体系pH值13，三价砷/高锰酸钾浓度比为 5:1，压縮空气流量0.25立方米/小时，升，反应温度40摄氏度。反应2.5小时三价砷的氧化 率100%。
实施例10:溶液初始三价砷浓度5克/升，体系pH值13.5，三价砷/高锰酸钾浓度比为5:1， 压縮空气流量0.5立方米/小时《升，反应温度80摄氏度。反应2.5小时三价砷的氧化率100 %。
实施例lh溶液初始三价砷浓度5克/升，体系pH值12，三价砷/高锰酸钾浓度比为5:1, 压縮空气流量0.5立方米/小时*升，反应温度80摄氏度。反应12小时三价砷的氧化率100 %。
权利要求
1. 一种溶液中三价砷的氧化方法，是在溶液中加入高锰酸钾，将三价砷氧化为五价砷，其特征在于在溶液pH值在12至13.5时，直接加入高锰酸钾固体试剂并同时通入空气进行三价砷的氧化，溶液三价砷浓度为25克/升及其以下，三价砷/高锰酸钾浓度比在20∶1～1∶1，空气流量在0.15～1立方米/小时·升，体系温度为15摄氏度至沸点以下。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH为12 13，所述溶液三价砷浓度 为5 10克/升。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述三价砷/高锰酸钾浓度比为10:1 3:1。
4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述气流量在0.25 0.5立方米/小 时*升。
5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反应温度在40 90摄氏度。
全文摘要
一种溶液中三价砷的氧化方法，适用于pH值在12至13.5条件下高浓度三价砷的氧化。采用高锰酸钾作为氧化剂，向体系通入空气，气流量在0.15～1立方米/小时·升，体系温度为15摄氏度至沸点以下，三价砷初始浓度为25克/升及其以下，三价砷/高锰酸钾浓度比在20∶1～1∶1，氧化完成后，溶液中三价砷的氧化率可达100％。
文档编号C02F1/72GK101508479SQ20091004264
公开日2009年8月19日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者刘志宏, 刘智勇, 吴斌秀, 鹏 张, 莉 李, 李俊红, 李启厚, 李玉虎, 赖复兴, 陈世民 申请人:中南大学;深圳市中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂