含砷廢液臭蔥石沉砷研究.pdf

1、砷是銅、鉛、鋅、金、銀等有色金屬礦石中主要伴生元素，每年帶入有色冶煉系統(tǒng)的砷量高達(dá)5萬(wàn)噸左右。砷化合物有劇毒，具有生物積累性和致癌性，對(duì)人類(lèi)健康造成嚴(yán)重危害，因此，對(duì)砷污染物進(jìn)行無(wú)害化、穩(wěn)定化處理意義重大。
　　 本研究以高砷溶液為研究對(duì)象，采用亞鐵鹽空氣氧化法沉砷，以制備一種含砷率高、具有晶體結(jié)構(gòu)、浸出毒性低、利于堆存的含砷固體——臭蔥石(Scorodite)。本文從高溫Fe-As-H2O系熱力學(xué)分析、沉砷條件優(yōu)化、臭蔥石的表

2、征、浸出毒性分析以及臭蔥石晶體生成動(dòng)力學(xué)特性等方面開(kāi)展研究，主要結(jié)論如下:
　　 1)基于化學(xué)熱力學(xué)和電化學(xué)原理，繪制了Fe-As-H2O系在高溫條件(t=95℃，a=1)下的電位-pH圖，明確了此條件下FeAsO4的理論穩(wěn)定范圍為0.03＜pH＜5.17。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在該穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，采用亞鐵鹽空氣氧化法沉砷，能得到以臭蔥石晶體FeAsO4·2H2O形態(tài)存在的含砷沉淀。強(qiáng)酸條件(pH=2)下，較短時(shí)間(2h)內(nèi)即可合成得到結(jié)晶良

3、好的臭蔥石晶體。弱酸條件(pH=5～6)下，若反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，得到的含砷沉淀包含臭蔥石晶體和無(wú)定形態(tài)砷酸鐵FeAsO4·(2+x)H2O兩種物質(zhì);延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，無(wú)定形態(tài)砷酸鐵將逐漸轉(zhuǎn)化為臭蔥石晶體。
　　 2)考察了含砷溶液初始pH值、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、空氣流量、鐵砷摩爾比以及初始砷離子濃度等因素對(duì)臭蔥石晶體形成的影響，并對(duì)各個(gè)因素實(shí)驗(yàn)所得沉淀物進(jìn)行了浸出毒性分析。結(jié)果表明亞鐵鹽空氣氧化沉砷制備臭蔥石晶體的最佳工藝條件為:初始p

4、H=4，反應(yīng)時(shí)間為7h，反應(yīng)溫度為95℃，空氣流量應(yīng)大于120L/h，鐵砷摩爾比為1.5，初始砷離子10g/L。
　　 3)亞鐵鹽空氣氧化法沉砷形成臭蔥石晶體遵循“氧化-沉淀結(jié)晶”反應(yīng)機(jī)制，本研究采用Avrami-Erofeev經(jīng)驗(yàn)方程作為動(dòng)力學(xué)模型分析了臭蔥石晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，結(jié)果表明結(jié)晶分為晶核形成和晶體生長(zhǎng)兩個(gè)階段。
　　 4)在pH2～5范圍內(nèi)，臭蔥石晶體成核過(guò)程和生長(zhǎng)過(guò)程的表觀速率常數(shù)均隨著初始pH值的提高而增大