铁砷共沉淀砷形态及稳定性研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wk1990
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有色金属冶炼废水除砷固砷以及由此产生的含砷废渣的稳定性问题是冶金行业和环境保护所面临的重要课题之一。在众多的处理含砷废水技术中应用最为广泛的也是成本较低的方法便是形成铁砷共沉淀。因此,本论文紧紧围绕铁砷共沉淀中砷的化学形态、含砷共沉淀物的稳定性及其调控方法展开研究工作。论文取得的主要研究成果如下:   (1)研究了硫酸钙结晶过程对砷的固定作用。实验发现砷可以在硫酸钙晶体形成的过程中被同时去除,并且共沉淀中砷的含量随着初始砷浓度的增加以及pH值的升高而逐渐增加,化学分析结果显示砷酸根离子可以逐渐取代硫酸钙中的硫酸根离子,在pH3~8时,砷酸(氢)钙还未达到饱和状态,砷酸根以掺入到硫酸钙晶格的形式被固定下来,而当pH≥9时,砷酸氢钙是砷在固相中的主要的赋存形式,实验结果进一步被XRD、FTIR以及SEM表征所证实。   (2)铁砷共沉淀在长期堆放过程中的稳定性很有可能受到其中主要的固砷载体-水合氧化铁的晶型转化过程所影响,实验结果显示当沉淀中和pH值为弱酸性时(比如:pH4,6)所形成的含砷共沉淀物的稳定性几乎不受老化温度(20,40,60,75℃)以及时间所影响,然而当沉淀中和pH值为弱碱性时(比如:pH7,8)所形成的含砷共沉淀物的稳定性随着老化温度的上升以及时间的延长而下降,造成砷的重新释放,固相中砷的主要的赋存形态仍然是与无定形的铁氧化物相结合,但是也存在少部分的与结晶态的铁氧化物相结合的砷(~3%)。   (3)本论文提出了一种新的除砷固砷的方法,先在较低的沉淀中和pH值以及Fe/As摩尔比的条件下形成铁砷共沉淀,随后引入铝离来形成最终的含砷共沉淀物。实验发现,用这种方法所形成的共沉淀不仅在氧化淋溶条件下具有较高的稳定性,更为重要的是其在化学还原环境中也具有较高的稳定性。其在高浓度实际冶金工业含砷废水处理中具有广阔的应用前景。   (4)通过改变共沉淀中和方式的方法对现有的铁砷共沉淀的稳定性进行调控,结果表明对于Fe/As=2的共沉淀,即便是改变了其中和方式,砷也仍然会重新释放到液相中。对于这一体系来讲,用传统的由酸至碱的中和方式所得的共沉淀具有更高的稳定性,然而对于Fe/As=4的共沉淀,尤其是当初始砷浓度高于500 mg L-l时,直接在碱性条件下所形成的共沉淀反而具有更高的稳定性。   (5)通过向共沉淀中引入二价铁离子对传统的铁砷共沉淀的稳定性进行调控,形成Fe(Ⅲ)-Fe(Ⅱ)-As(Ⅴ)共沉淀,但是实验结果显示该共沉淀在弱碱性区域内的稳定性并未因引入二价铁离子而得到明显地提高。
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