高砷酸性废水中铁的回收利用研究

＊于旭霞

（辽宁石化职业技术学院 辽宁 121001）

1.含砷废水概况及砷的危害

砷中毒对人体的消化系统，神经系统和皮肤系统都会产生非常显著的影响，而且患者会出现肝肿大，肢体血管痉挛等异常问题。中国台湾台南市附近已经发生了多年的慢性砷中毒事件。在30年中，有37个村庄的40,421名居民被伤害。患者脚上的皮肤首先显示出白色斑点，然后逐渐被称为黑脚的部分变黑。

通过二甲基磺酸钠等砷化合物能够使动物胚胎死亡或者是造成动物减轻畸形，出现小头开眼短尾或无尾等发育畸形问题。因此，世界卫生组织在1968年发布的污染报告中将砷排名第一。

我国在“水中污染物的优先管理”中将砷及其化合物列入黑名单。采矿、冶金、煤炭燃烧和化学工业等一些工业过程产生大量的高浓度含砷废水，进一步加剧了水体中的砷污染。高浓度砷废水不仅使得自然生态系统造成严重破坏，而且还会导致整个水生态健康受到严重影响。对砷废水的回收再利用能够节约砷资源，所以需要重点加强对高浓度含砷工业废水的合理利用，减少对生态环境造成的污染，提高水生环境的用水安全。含砷废水的处理是国内和国际科学家的重点。回收利用不仅解决了砷污染问题，而且具有很大的经济效益，节约了资源。

2.含砷废水的控制及处理方法

(1)物化法

物理化学的方法可以使离子快速交换，反渗透以及萃取等多种方式，使沸水中的砷快速去除，而且能够取得非常理想的效果，但物理化学法的实际应用却比较少。陈红等用MnO2对含As(Ⅲ)废水进行了吸附实验。结果表明，MnO2对As（Ⅲ）具有很强的吸附能力，其饱和吸附能力为44.06mg/g。阴离子的存在导致MnO2的吸附能力。某些阳离子可以提高吸附容量，吸附的MnO2在解吸后可以重复使用。胡大觉等。我们已经合成了一种高效率地选择性吸附As（Ⅲ）的无硅化合物离子交换树脂。使用离子交换柱除去砷。含有5g/L的As（Ⅲ）的溶液的砷去除率＞99.99%。然后将溶液中的砷含量完全标准化，并用2mol/L氢氧化钠（硫化氢钠质量分数为5%）作为洗脱液洗涤离子交换柱。

刘瑞霞等生产出一种新型的离子交换纤维，对砷离子的吸附能力强，吸附率高。实验表明，具有极强的吸附性能，而且纤维状态非常良好。30mL 0.5mol/L氢氧化钠溶液可定量将96.0mg/g吸附量的砷从纤维上洗脱。此外，钟立生等人通过对高炉冶炼渣等作为主要的废水处理，原材料能够快速去除砷废水中的砷而且，整个处理工艺十分的简单高效，回收效率更强。

(2)生化法

在含砷废水的生化处理中，活性污泥吸附砷的原理主要用于去除砷。实验表明，活性污泥短时间接触即可快速，大量地去除砷As[V]，但活性污泥仅对低浓度砷As[V]，砷含量高的酸性废水具有更好的处理效果。

(3)化学法

含砷废水的常规化学处理法有硫化物沉淀法、铁盐石灰法、石灰逆流法等。主要是利用水中的砷酸根离子或亚酸根离子与硫化物离子，钙离子和铁离子反应形成化学沉淀反应，形成水不溶性化合物，过滤后去除砷。

硫化物的沉淀过程低于适当的pH值，并且优化了硫化物与砷试剂的比率，因此AsAs[Ⅴ]的去除率可以达到80%，但是As[Ⅲ]没有任何作用，硫化物呈酸性。在产生恶臭和有毒的硫化氢气体的条件下，反应必须在难以操作，难以控制以及难以操作和处理的密闭装置中进行。

铁盐石灰法之所以用于废水中，是因为当铁[Ⅱ]用作去除废水中的砷[Ⅲ]的载体时，砷主要以酸性废水中的砷[Ⅲ]的形式存在，它是通过添加铁而构成的。硫酸盐。它必须具有高pH值。在高铁-砷比的条件下，药物消耗高并且大量产生含砷的污泥。而且，前者比后者更困难，因为砷酸根离子表面上的负电荷小于砷酸根离子表面上的负电荷。吸附到Fe(OH)3上，处理效果差。

简介：石灰沉淀法对砷酸盐和砷酸盐非常有效，以低成本实现了与其他化学沉淀剂相同或更好的处理效果。根据大量实践经验，通过常规石灰法处理的废水中砷含量达到了供应标准，因为砷酸钙的溶解度仍为130mg/L，相当于砷含量48mg/L，可以用作需要中和矿渣的晶体。随着岩心返回废水中，废水不会产生新的，超细的结晶核，而是会生长废水的现有产品核，加速沉淀，同时沉淀出砷。中和残留物的比吸附效果。由于砷在酸性废水中主要以砷[Ⅲ]的形式存在，因此当需要生产不溶性砷酸钙（溶解度为130mg/L）时，砷酸钙是一种难溶物质。在处理过程中，需要提高废水的pH值（pH=12），并且应降低pH值以中和废水后再排放。高化学消耗量和大量石膏沉积物，以及高炉渣和高污泥处理成本。另外，还需要调节处理后的废水的pH值，这会使工艺流程复杂化。在冶炼厂中的硫酸废水处理中，重金属和砷同时沉降，这对回收贵金属没有用。

3.砷污染的治理与资源利用

当前，砷污染的治理与资源利用是事关环保事业的关键，通过冶炼以及化学生产中形成的大量含砷废铁，通过集中处理可以确保资源的循环再利用，而且也能够为砷防治提供重要的砷考依据。但与此同时对于清洁能源的是含砷废水处理工艺是砷污染治理的主要研究方向。长期以来，对有毒和危险的固体工业废物进行最终处理一直是环境政策的重要组成部分。随着短缺危机的加剧，工业废物正被用作废物回收的第二资源，新技术已成为国内外研究的热点。在国内外，二次资源的回收，循环利用和资源的大量使用的积极循环已在科学技术发展中脱颖而出。一些资源丰富的发达国家正在从工业废物处理转向对二次资源的回收和再利用的高科技研究。

4.总结

通过对氢氧化钠作为沉淀剂，能够快速使含砷废水中的pH值和有价值元素快速沉淀，并且对强度温度碱浓度产生明显影响，酸性含砷，冶金废液可以根据不同的砷铁离子化学分离行为进行显著分析，增强pH值的稳定性，而在单因素实验基础之上，根据三因素和三级正交实验，对整个化学工艺砷数进行全面优化，能够形成铁的固相产物。对应于不同pH溶液中砷和铁离子的化学分离行为的差异，通过选择性沉淀回收铁并研究了有价值的元素。在单因素实验的基础上，通过三因素和三级正交实验对工艺参数进行了优化。产生铁的固相产物。铁红的研究调查了烘烤温度和时间对铁红相，纯度，形态，吸油性以及铁红制造工艺的合适条件的影响。研究了固相产物。得出以下结论：

（1）溶液的pH是影响砷和铁分离的主要因素之一。随着pH值不断升高，铁和砷的初级产量也会显著增加，从而有效地回收了铁。在10.5至14.0的pH范围内，初级铁的产率始终超过99%，在14.0的pH范围内，获得了良好的砷和铁的分离效果。溶液的pH值是影响铁选择性沉淀以及砷和铁分离的主要因素。在10.5至14.0的pH范围内，铁的主要产率始终高于99%。当pH为14.0时，分离砷和铁的效果最高。

（2）搅拌强度也是铁选择性沉淀以及砷和铁分离的重要因素。在200rpm至1000rpm的范围内，铁的初级产率始终超过99%。当搅拌的强度增加时，砷的生产率显著提高。

（3）在本实验选择的温度范围内，温度对铁回收率没有明显的影响，也不会对铁的分离产生明显效应。

（4）苛性碱的浓度对铁的回收或砷和铁的分离几乎没有影响，但在工业中一定要使用高浓度的苛性碱，且溶胀较少。

（5）选择性铁沉淀的最佳工艺条件：溶液的pH为13.5，搅拌强度为800rpm，碱液浓度为10mol/L。

验证试验的结果，在该工艺条件下，整个实验需要保证铁的生产率为99.5%或更高，而砷的一次产率，则需要保证在98%以上，从而确保铁回收和生铁分离的效果。

（6）干燥铁沉淀物具有非常合适的施工工艺，而且整个干燥温度控制在80℃左右，干燥时间应该为8～9h。干燥铁沉淀物时，要针对沉淀物的颜色和可行性进行全面分析。立志行业生产，以求最佳。工艺条件如下：干燥温度控制在80℃左右，干燥时间应该为8～9h。

（7）清洁铁沉积物的合适工艺条件：碱浓度3mol/L，浸出时间120min。