[发明专利]一种含砷溶液中砷的固定化方法

说明书

本发明提供了一种含砷溶液中砷的固定化方法，所述方法为：在酸性条件下，向含砷溶液中加入氧化剂，发生氧化反应，得到含有五价砷的溶液；然后，再加入二价铁盐，调节溶液pH值和温度，加入氧化剂发生反应，得到臭葱石结晶沉淀。本发明利用臭氧的强氧化性，依次氧化三价砷和二价铁，生成臭葱石晶体沉淀，提高了晶体的生长速度，通过对反应条件的控制，使反应过程更加简化；同时，本发明可处理较低浓度的含砷溶液，适用于大多数工业含砷废水，无需进行预先浓缩处理，所需成本低，适用范围广。

技术领域

本发明属于污染物处理技术领域，涉及一种含砷溶液中砷的固定化方法。

背景技术

砷是一种剧毒元素，少量摄入即可导致死亡，慢性砷中毒可以引起癌症等多种疾病。消除砷污染原则上要尽可能避免砷在土壤和水体中的扩散，同时将进入环境的砷尽可能清除、回收，并对回收得到的含砷废渣、废水进行合理处置，使之不再造成二次污染。美国国家环保局认为，在现实条件下，将含砷废渣和废水中的砷进行无害化处理，使之形成稳定低毒的固态渣，即将砷元素“固定化/稳定化”(solidification/stabilization)是最佳选择。

臭葱石(FeAsO₄·2H₂O)的含砷量较高(>30％)，稳定性好，铁砷摩尔比较低(约为1:1)，与其它固砷化合物相比存放费用要低的多，而且其具有晶体结构，易过滤和分离，是国际公认最佳砷固定化合物。臭葱石的传统合成方法一般需要高温高压条件，较为苛刻，对反应器要求较高，操作难度大。目前常压条件下得到臭葱石的研究也有所报道，该方法一般是向含有五价砷和二价铁的溶液通空气氧化，并加入晶种诱导，在95℃以上，pH为1左右的条件下，逐渐生成臭葱石晶体，但这种方法要求砷为五价而且初始浓度要达到20～50g/L，否则砷的转化率较低，而一般含砷废水中总砷浓度大多在10g/L以下，往往含有一部分三价砷，因此必须对含砷废水进行浓缩和氧化预处理才能用此方法制取臭葱石，由于操作繁琐，难以推广应用。

专利CN 102153145 A提出用二价铁为铁源，处理含砷溶液，得到臭葱石沉淀，实现砷的固定化，但该方法所使用的含砷溶液是通过浸取含砷废渣形成的高浓度含砷溶液，最低浓度也要达到10g/L，。专利CN 105753218 A公开了一种去除三价砷的方法，先用臭氧将三价砷氧化为五价砷，再将加入的二价铁源通空气氧化为三价铁，与五价砷反应，生成臭葱石结晶沉淀和针铁矿沉淀，但该方法产生的混合沉淀较难过滤分离，且由于铁砷比较高，导致铁沉淀不完全，还需后续加碱处理，操作步骤较多。

综上所述，含砷废水中砷的固定化处理还需改进工艺方法，使砷的稳定化可以一次性实现，也便于后续储存处理。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种含砷溶液中砷的固定化方法。本发明采用臭氧将较低浓度的含砷溶液中的砷转化为臭葱石，实现了砷的固定化与含砷溶液的净化处理，所用方法操作简单，处理成本低，适用范围广；所得沉淀纯度较高，便于后续储存利用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种含砷溶液中砷的固定化方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在酸性条件下，向含砷溶液中加入氧化剂，发生氧化反应，得到含有五价砷的溶液；

(2)向步骤(1)得到的溶液加入二价铁盐，调节溶液pH值和温度，加入氧化剂发生反应，得到臭葱石结晶沉淀。

本发明中，以臭氧为氧化剂在酸性条件下将三价砷氧化为五价砷，避免了三价砷氧化过程中胶体的形成，之后也以臭氧为氧化剂，利用其强氧化性将二价铁快速氧化，使反应只生成臭葱石沉淀，避免了因产生其他沉淀而需要的分离步骤，一次性分离即可得到净化溶液。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。