[发明专利]一种从含砷溶液中沉砷稳砷的方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属废水处理技术领域，具体涉及一种从含砷溶液中沉砷稳砷的方法，适用于含砷工业废水的净化以及含砷废液的处理。 

背景技术

砷是有色金属矿石中的主要伴生元素之一，如高砷铜、金精矿中，砷的含量甚至可高达20—30%。有色金属冶炼过程中往往会产生各种含砷溶液，而这些含砷物有剧毒，且具有生物累积性和致癌性，必须先转换成对环境无害的形式才能排放。 

目前，含砷废水比较系统的处理方法有化学沉淀法、物理法以及微生物法。广泛应用的化学法主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、铁氧体法、硫化物沉淀法等，适用于高浓度含砷废水，但生成的污泥稳定性较差，具有相当高的溶解度，砷的浸出毒性浓度高、易造成二次污染。含砷废渣堆存前，必须考虑其环境安全性，因此处理含砷溶液时，生成的含砷化合物的溶解度或者浸出毒性应该尽可能低。 

铁盐除砷是含砷废水处理的常用方法，铁盐在偏碱性溶液中会水解生成氢氧化铁胶体，该胶体有巨大的吸附表面，能吸附废水中的砷酸铁并发生共沉淀，但该砷酸铁是一种无定型沉淀物，溶解度高，不适宜于堆存。如何对砷酸铁转型使得非晶态或者无定形态砷酸铁转化为晶体态，或者严格控制生成条件，三价铁和五价砷能转化合成为臭葱石晶体，该晶体溶度积非常小，非常稳定，而且含砷高，体积小，易澄清、过滤和分离，浸出毒性小，是铁盐沉砷的理想选择。目前对于臭葱石形成的研究已有不少报道，但其形成的实验条件要求苛刻。在温度低于水的沸点（80-95℃）和常压的条件下能够生成臭葱石晶体，但必须严格控制pH的临界状态（一般为pH=0.9），超过此临界状态，将开始形成无定形态的砷酸铁，并且反应需要加入晶种，晶种浓度越大，沉淀速度越快。事实上在工业应用过程中，如何增强工艺的适应范围、降低成本、形成的产品有利于处理处置是目前含砷废液处理中的一大难题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种从含砷溶液中沉砷稳砷的方法。该方法工艺简单，实验条件温和，生成的含砷沉淀物含砷高，具有晶体结构，砷的浸出毒性低，无二次污染，能实现含砷溶液 的无害化及稳定化处理。 

本发明的目的是通过以下方式实现的。 

一种从含砷溶液中沉砷稳砷的方法，包括以下步骤： 

（1）含砷溶液中加入酸，调节pH值至4-6，加热至70-95℃并搅拌； 

（2）按最终产物中铁砷摩尔比计算所需的亚铁盐量（铁砷摩尔比1-1.5），配成水溶液，加入到预热好的步骤（1）得到的含砷溶液中； 

（3）混合液继续加热至70-95℃并搅拌，鼓入空气作为氧化剂；反应结束后，溶液冷却静置，过滤，滤渣即为最终产物砷酸铁晶体化合物FeAsO₄·2H₂O。 

步骤（1）中所述的含砷溶液是指砷含量在10-50g/L的溶液。 

步骤（1）中所述的含砷溶液包括铅、锌或铜的火法或湿法冶炼排出的含砷废液。 

步骤（1）中所述的酸包括：硫酸、盐酸或硝酸。 

步骤（2）中所述的亚铁盐包括：硫酸亚铁、氯化亚铁或硝酸亚铁；优选硫酸亚铁。 

步骤（3）中空气流量为120-200L/h。 

步骤（3）中反应时间5-7小时。 

本发明的优点： 

（1）本发明从含砷溶液中沉砷得到一种稳定的含砷晶体化合物，制备过程工艺简单，原材料为亚铁盐等实验室常用的药剂，成本低廉；常压条件下采用空气为氧化剂，与已研究报道的双氧水作氧化剂相比，反应条件温和、对设备要求低。 

（2）本发明沉砷后的沉淀物为砷酸铁的晶体化合物（FeAsO₄·2H₂O），即臭葱石，该沉淀物含砷高，体积小，晶体结构良好，易于澄清、过滤和分离。