堿性體系下As(Ⅲ)的催化氧化及其機理研究.pdf

1、砷是有色金屬礦產中一種常見的伴生元素，而含砷化合物中，As3+的毒性和移動性均遠遠超過As5+，因此As3+的氧化成為常規(guī)除砷過程中必不可少的處理步驟。以往探索三價砷氧化過程，多處理的是酸性體系，而對堿性體系探討不足。本文研究的是堿性環(huán)境中三價砷的空氣氧化過程，討論了不同試劑對該過程的催化效應，確定了高錳酸鉀試劑對反應具有顯著的促進作用。實驗考察了溶液pH值、總砷濃度、空氣流量、反應溫度等因素對三價砷氧化速率的影響，并采用X射線衍射、掃

2、描電鏡、化學物相分析等方法對反應產物進行了表征。 結果表明：高錳酸鉀在和三價砷的反應過程中具備超計量氧化的特點，在體系As/Mn摩爾比升至21：1時仍能高效地將As3+氧化，其對空氣氧化過程的促進作用主要表現(xiàn)在：高錳酸鉀直接氧化As3+；體系有空氣通入的情況下，錳離子或錳氧化物可表現(xiàn)出一定的催化作用；高錳酸鉀反應產物K0.27Mn02（H2O）0.54對As3+存在較強的吸附作用，可促進As3+的催化氧化過程。錳-砷反應過程存在

3、著兩種反應速率，初始反應速率極快，而后變緩，這主要受反應機理以及反應物、反應產物的擴散過程控制。體系pH值通過影響產物性質而對氧化效果有顯著的影響，體系初始pH=12.5～13范圍內反應將生成富鉀新生態(tài)二氧化錳K0.27MnO2（H2O）0.54；初始pH=12時反應產物以液態(tài)存在；最適宜的體系pH值為13。體系總砷濃度升高可影響固體產物形貌，同時減慢氧化速率，最適宜的總砷濃度為0.0667～0.2002mol/L，其中總砷濃度為0.0