本发明涉及一种利用蜂窝煤渣处理高砷污酸的方法，属于重金属污染治理技术领域。
背景技术：
砷能形成高毒类化合物，砷可由呼吸道、皮肤和消化道被人体吸收，会引起神经衰弱综合征，多发性神经病和皮肤粘膜病变等，砷的无机化合物可引起肺癌和皮肤癌。对含砷废水进行处理后，砷等有害物质大多转移到污泥中，因此，对含砷污泥的安全处理与处置研究，有重要的现实意义。
目前含砷污泥的处理方法有湿法处理、火法处理和固化处理等多种方法。湿法处理能耗低、污染低、效率高，但操作步骤繁琐；火法处理工艺简单，生产稳定效率高，但会产生二次污染。所以含砷污泥最常使用的方法是固化。固化方法中常采用硅酸盐水泥法，但是此法成本较高，不利于企业大规模使用。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种利用蜂窝煤渣处理高砷污酸的方法，本发明利用蜂窝煤渣粉有效替代硅酸盐水泥实现去除污酸中的砷以及生成稳定含砷化合物，减少砷在环境中的扩散和危害，避免二次污染。
一种利用蜂窝煤渣处理高砷污酸的方法，具体步骤如下：
(1)将过氧化氢溶液加入到高砷污酸中，在温度为80～82℃、搅拌条件下反应4～5h得到溶液a；
(2)将蜂窝煤渣粉加入到步骤(1)溶液a中，采用过氧化氢溶液调节体系ph值不高于5.0，在温度为25～30℃下震荡反应4～12h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物干燥后堆存处理，滤液进行深度除砷处理。
所述步骤(1)过氧化氢溶液的浓度为30％，过氧化氢溶液与高砷污酸体积比为1:4～6，高砷污酸中砷浓度为3000.0～7000.0mg/l。
所述步骤(2)蜂窝煤渣粉的粒径为200～300目，蜂窝煤渣粉与溶液a的固液比g:ml为(12～24):100。
蜂窝煤渣处理高砷污酸的原理：蜂窝煤渣粉加入氧化过的污酸过程中，蜂窝煤渣粉中的ca和si发生沉砷反应，沉淀物中含有sio2与caso4.2h2o并与蜂窝煤渣粉中的其它碱金属元素形成络合沉淀物，使其沉淀物具有致密结构，并且结晶度高，将砷离子锁定在络合沉淀物中，降低砷迁移能力和浸出毒性，起到稳定有害污染物的作用。
本发明的有益效果是：
(1)本发明利用蜂窝煤渣粉有效替代硅酸盐水泥实现去除污酸中的砷以及生成稳定含砷化合物，减少砷在环境中的扩散和危害，避免二次污染，并实现以废治废的目的；
(2)本发明蜂窝煤渣中碱性化合物含量高，含有sio2与caso4.2h2o的沉淀物与蜂窝煤渣粉中的其它碱金属元素形成络合沉淀物，使其沉淀物具有致密结构，将砷离子锁定在络合沉淀物中，增强含砷化合物的稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例污酸来自中国西南某冶炼厂，为烟气制酸环节洗水得到的废水，酸性较强，在洗气过程中烟气中的金属元素，非金属元素及重金属元素不断累积进入到污酸中，污酸中含有多种金属元素如cu、zn、al等，非金属元素如cl、f、s、c等，重金属元素如as、pb、cd等，砷是污酸中含量最高的重金属元素，通过icp元素检测，污酸中的元素含量如表1所示，蜂窝煤渣粉的成分见表2，蜂窝煤渣中含量最多的为sio2，并含有16.09％的fe2o3和14.96％的cao；
表1污酸成分(mg·l-1)
表2蜂窝煤渣的成分
一种利用蜂窝煤渣处理高砷污酸的方法，具体步骤如下：
(1)将过氧化氢溶液加入到高砷污酸中，在温度为80℃、搅拌速率为180r/min条件下反应4h得到溶液a；其中过氧化氢溶液的浓度为30％，过氧化氢溶液与高砷污酸的体积比为1:4～6；
(2)将蜂窝煤渣粉加入到步骤(1)的50ml溶液a中，检测体系ph值为3.47，在温度为25℃的恒温震荡器中以180r/min的震荡速度震荡12h，固液分离得到含砷固态物和滤液，滤液进行深度除砷处理，滤液稀释后用icp进行剩余砷浓度测量，含砷固态物置于温度为60℃下干燥12h，进行sem、eds分析；其中蜂窝煤渣粉的粒径为200～300目，蜂窝煤渣粉的加入量依次为2g、4g、6g、8g、10g、12g；
表3不同蜂窝煤渣粉用量条件下剩余溶液含砷量及砷脱除率
从表3可知，随着蜂窝煤渣投放量的增加，溶液中的砷含量下降，除砷率逐步上升，且随蜂窝煤渣加入量的升高，除砷率的上升趋势渐渐放缓，尤其在蜂窝煤渣的投加量在10g和12g之间，剩余溶液的砷含量与砷的去除率变化不大，在蜂窝煤渣加入量为10g时，剩余溶液的砷含量为118.2mg/l，砷的去除率达到了97.05％(原液砷含量为4g/l)，在蜂窝煤渣投加量为12g时，剩余溶液的砷含量为109mg/l，砷的去除率达到了97.28％。
对干燥含砷固态物进行浸出毒性测试，毒性测试结果见表4，
表4浸出毒性分析
从表4中可知，在蜂窝煤渣的加入量为2g和4g时所得的沉淀物其浸出液的砷含量很高，均不能满足国家堆放标准，但当蜂窝煤渣加入量超过6g时，稳定固定于钢渣中砷的比率较高，仅仅有少量的砷化物再次浸出进入溶液中，所得的含砷固体的浸出毒性均<5.0mg/l，可以直接堆放。
实施例2：本实施例高砷污酸和蜂窝煤渣均与实施例1相同；
一种利用蜂窝煤渣处理高砷污酸的方法，具体步骤如下：
(1)将过氧化氢溶液加入到高砷污酸中，在温度为81℃、搅拌速率为180r/min条件下反应4.5h得到溶液a；其中过氧化氢溶液的浓度为30％，过氧化氢溶液与高砷污酸的体积比为1:5；
(2)将蜂窝煤渣粉加入到步骤(1)的50ml溶液a中，检测体系ph值为2.33，在温度为28℃的恒温震荡器中以180r/min的震荡速度震荡反应，固液分离得到含砷固态物和滤液，滤液进行深度除砷处理，滤液稀释后用icp进行剩余砷浓度测量，含砷固态物置于温度为60℃下干燥12h，进行sem、eds分析；其中蜂窝煤渣粉的粒径为200～300目，震荡反应的时间依次为1h、2h、4h、6h、9h、12h；
表5不同反应时间下剩余溶液含砷量及砷脱除率
从表5中可知，随着反应时间的增加，剩余溶液的砷含量逐渐下降，除砷率逐渐上升，且在反应时间小于9h时，上升幅度较大，曲线较为抖直，当反应时间大于9h后，曲线上升得比较平缓，因为在短时间内蜂窝煤渣主要通过吸附作用来达到去除砷的目的，随着时间的增加，通过化学反应生成砷酸铁更加稳定，所以去除率曲线也相对平缓一些；在9h时，剩余溶液的含砷量为146.6mg/l，除砷率为96.33％，在反应时间为12h时，剩余溶液的含砷量为118.2mg/l，除砷率达到了97.04％；
对不同震荡反应时间条件下的含砷沉淀物进行了毒性浸出实验，实验结果表6所示
表6浸出毒性分析
从表6中可知，当反应时间<2h时，含砷沉淀物不能满足国家堆放标准，均大于5.0mg/l，不能直接堆放于环境中，但当反应时间超过4h时，沉淀物中的砷含量均低于5.0mg/l，可以直接堆放于环境中；在短时间内，砷会附着在蜂窝煤渣的表面，虽然有除砷的效果，但是含砷沉淀物是不稳定的，其毒性浸出不能达标，但是随着反应时间的增加，通过化学反应生成了更加稳定的砷酸铁，毒性浸出就慢慢降低。
实施例3：本实施例高砷污酸和蜂窝煤渣均与实施例1相同；
一种利用蜂窝煤渣处理高砷污酸的方法，具体步骤如下：
(1)将过氧化氢溶液加入到高砷污酸中，在温度为82℃、搅拌速率为180r/min条件下反应5h得到溶液a；其中过氧化氢溶液的浓度为30％，过氧化氢溶液与高砷污酸体积比为1:6；
(2)将蜂窝煤渣粉加入到步骤(1)的50ml溶液a中，采用过氧化氢溶液调节体系ph值依次为0.98、3、5、7、9、12，在温度为30℃的恒温震荡器中以180r/min的震荡速度震荡反应4h，固液分离得到含砷固态物和滤液，滤液进行深度除砷处理，滤液稀释后用icp进行剩余砷浓度测量，含砷固态物置于温度为60℃下干燥12h，进行sem、eds分析；其中蜂窝煤渣粉的粒径为200～300目；
表7震荡反应不同初始ph值下剩余溶液含砷量及砷脱除率
从表7中可知，随着ph的升高，剩余溶液的含砷量剩余溶液的砷含量逐渐下降，除砷率逐渐上升，除砷率随着不同初始ph的波动范围较大，在初始ph高于3时，溶液中氢离子浓度太低，fe2o3很少与污酸进行反应，并且在ph高于3条件下，溶解的部分铁离子也不会与砷离子发生反应，在ph＝12时除砷效果最好，除砷率达到了99.72％，剩余溶液的含砷量为146.6mg/l；但是ph值为0.98～5时，除砷率也达到了92～95％；
对震荡反应不同初始ph值条件下的滤渣进行了毒性浸出实验，实验结果见表8所示
表8浸出毒性分析
从表8中可知，在ph为0.98～3时，fe2o3会溶解于溶液中，并与溶液中的砷离子发生反应生成砷酸盐，在ph＜5时，所得到的含砷渣的砷含量均<5.0mg/l，可以直接堆放，当ph＞5时渣中的砷含量不符合国家堆放标准，不能直接堆放与环境之中，因此震荡反应的初始ph值＜5；故蜂窝煤渣粉加入氧化过的污酸过程中，蜂窝煤渣粉中的ca和si发生沉砷反应，沉淀物中含有sio2与caso4.2h2o并与蜂窝煤渣粉中的其它碱金属元素形成络合沉淀物，使其沉淀物具有致密结构，并且结晶度高，将砷离子锁定在络合沉淀物中，降低砷迁移能力和浸出毒性，起到稳定有害污染物的作用。