砷的毒性极强,具有生物积累性和致癌性。有色金属冶金是产生含砷废水的主要行业,对含砷物料的处置不当是导致我国砷污染事件频发的主要原因。采用石灰乳中和沉淀等传统化学沉淀法处理含砷废水时生成体积庞大的砷沉淀物易造成二次污染,臭葱石因具有性质稳定,体积小,浸出毒性小等特点,是一种理想的砷沉淀物。开展含砷物料无害化、稳定化处理,实现有色金属行业含砷废水的清洁高效处理,对改善生态环境具有十分重要的意义。本论文以含砷铁溶液为研究对象,开展了水热氧化条件下臭葱石沉砷实验研究,主要研究内容与研究成果如下:(1)根据电化学和冶金热力学基本理论,绘制了水热条件下Fe-As-H20系的电位-pH图,明确了生成砷酸铁沉淀的理论范围是0.06<pH<4.54。验证实验结果表明在砷酸铁理论稳定范围内,采用水热氧化沉砷法可以得到以臭葱石晶体(FeAsO4·2H2O)存在的含砷沉淀物。(2)研究了水热条件下溶液初始砷浓度、初始pH、初始铁砷摩尔比、反应温度、反应时间、氧分压以及搅拌速度等因素对臭葱石沉砷过程的影响。结果表明:铁砷摩尔比小于2、初始pH小于1.0、搅拌速度高于200r/min以及反应温度低于180℃时有利于纯净臭葱石的形成,溶液初始砷浓度、氧分压及反应时间对臭葱石沉砷过程影响不显著。初始pH大于1.0、反应温度高于180℃以及搅拌转速为200r/min时,沉砷渣中除臭葱石物相外还存在碱式硫酸铁物相,铁砷摩尔比高于2.0时,沉砷渣中还存在草黄铁矾物相。碱式硫酸铁和草黄铁矾是造成沉砷渣中铁和硫含量升高,砷含量降低的主要原因。(3)水热条件下亚铁盐氧化沉砷法制备臭葱石的优化工艺条件为:初始砷浓度10g/L,初始pH 1.0,初始铁砷摩尔比1.5,反应时间3h,反应温度160℃,氧分压0.6 MPa,搅拌速度500r/min,在此优化技术条件下,能够合成性质稳定的大颗粒臭葱石,沉砷率可达97%,臭葱石沉砷渣中砷含量可达31%。(4)臭葱石形成过程中亚铁盐氧化动力学符合二级反应方程,其表观活化能为52.5kJ/mol,说明其受化学反应控制。降低初始pH、初始铁砷摩尔比、温度和搅拌转速,提高初始砷浓度能够减小亚铁氧化速率,增大臭葱石粒度。