一种资源化处理含砷蜈蚣草的方法与流程

本发明涉及类金属氧化物的还原及其危险废物资源的再利用，属于废物资源再利用。

背景技术：

砷是一种对人体及其他生物有毒害作用的类金属元素，其急性中毒的致死量为0.2~0.6g。砷作为“五毒”元素（as、hg、cd、pb、cr）之一已被大家所熟知。砷有多种价态（-3、0、+3、+5），大多数情况下多以+3价和+5价的砷存在，不同价态的砷毒性也各不相同，其中以+3价存在的砷化合物是剧毒物，其毒性危害最大，+5价砷毒性次之，而单质砷不溶于水，一般无毒。

蜈蚣草是砷污染土壤的典型生态修复植物，蜈蚣草修复污染的土壤后，其体内的砷含量最高可达到植物体干重的2.34%。随着蜈蚣草修复土壤研究的不断深入，含砷蜈蚣草产量逐年增大，目前，对于含砷蜈蚣草的常用处理方法一般为焚烧、填埋、堆放，这些处理方法既浪费资源，又污染环境，所以如何安全处置这些含砷蜈蚣草也成为了一个难题。

砷被蜈蚣草吸收后主要以as（ⅲ）富集在羽叶中，砷从根部向羽叶的转运过程是as（ⅴ）向as（ⅲ）还原的一个反应。砷一共有三种同素异形体：α-砷、β-砷、γ-砷，类金属砷即为α-砷，要得到α-砷，需控制反应温度在360℃以上，否则将得到不符合需要的β-砷和γ-砷。砷的升华点为612℃，故实验过程中将反应温度控制在360~612℃。

关于单质砷的制取，国内外现有的技术主要有：氢还原法、碳还原法。氢还原法是以氢气为还原剂，还原三氧化二砷获得砷。此方法由于使用氢气作为还原剂有爆炸的危险；碳热还原法有两种方式：①将三氧化二砷与炭混合，在坩埚炉中加热还原，使砷气化至冷凝器中收集，此方法原料损失大、回收率低、环境污染大、电炉耗电量大、投资大、成本高。②让三氧化二砷通过灼热炭层进行还原，此方法简单易行，适应性强。

本方法与上述方法相比，在360~612℃的环境温度下，以蜈蚣草体内的碳作为还原剂将蜈蚣草内的砷化合物还原为砷，具有工艺流程简单、原料简单、成本低、对环境友好等特点。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种资源化处理含砷蜈蚣草的方法，以蜈蚣草自身所含的碳作为还原剂，在360~612℃环境温度下，使蜈蚣草内具有毒性的砷化合物还原为粗砷。其工艺流程见附图1，主要步骤如下：

（1）收集成熟期的蜈蚣草，选择地上部分洗净、烘干、粉碎、过筛，制得含砷蜈蚣草样品。

（2）准确称取一定量（1）中所制得的含砷蜈蚣草粉末置于管式炉石英管中。

（3）将载气（n2）以一定速率通过管式炉石英管以排除管内的氧气，两端用石英棉堵住。

（4）5min后以一定升温速率对管式炉进行升温，当温度达到设定温度后保持恒定温度受热一段时间，停止加热。

（5）待炉膛冷却后取出（3）所得产物，得到粗砷。

本发明的优点是工艺流程简单、反应原料易得、成本低、对环境友好。

附图说明

图1是本发明资源化处理含砷蜈蚣草的工艺流程图。

具体实施方式

实施例一

取20g蜈蚣草粉末于管式炉石英管中，将载气（n2）以100ml/min的速率通过管式炉石英管以排除管内的空气，两端用石英棉堵住；5min后以5℃/min的升温速率对管式炉进行升温，当温度达到400℃后保持恒温受热1h，关闭升温系统；待炉膛冷却后取出产物，经过分析得到粗砷0.2g，砷回收率达到54%。

实施例二

取50g蜈蚣草粉末于管式炉石英管中，将载气（n2）以300ml/min的速率通过管式炉石英管以排除管内的空气，两端用石英棉堵住；10min后以10℃/min的升温速率对管式炉进行升温，当温度达到600℃后保持恒温受热2h，关闭升温系统；待炉膛冷却后取出产物，经过分析得到粗砷0.6g，砷回收率达66%。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种资源化处理含砷蜈蚣草的方法，包括以下步骤：收集成熟期蜈蚣草的地上部分、洗净、烘干、粉碎、过筛获取样品，将蜈蚣草粉末置于管式炉石英管中，以载气（N2）吹扫炉膛排除管式炉石英管内的空气，5 min后开始升温，当温度达到设定温度后，保持恒温一段时间以保证样品充分受热，停止加热，待炉膛冷却至室温后取出样品。本发明方法可有效处理大量含砷蜈蚣草、同时还可制备粗砷、还原温度低、便于操作，清洁环保且实现了资源的再利用。

技术研发人员：贾丽娟;姚梅;宁平;李紫珍;李凯;宋辛;李锐
受保护的技术使用者：云南民族大学
技术研发日：2019.07.15
技术公布日：2019.10.22