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5萬噸左右。砷化合物有劇毒，具有生物積累性和致癌性，對人類健康造成嚴重危害，因此，對砷污染物進行無害化、穩(wěn)定化處理意義重大。
　　 本研究以高砷溶液為研究對象，采用亞鐵鹽空氣氧化法沉砷，以制備一種含砷率高、具有晶體結構、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力學特性等方面開展研究，主要結論如下:
　　 1)基于化學熱力學和電化學原理，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。實驗結果表明在該穩(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。強酸條件(pH=2)下，較短時間(2h)內(nèi)即可合成得到結晶良

3、好的臭蔥石晶體。弱酸條件(pH=5～6)下，若反應時間過短，得到的含砷沉淀包含臭蔥石晶體和無定形態(tài)砷酸鐵FeAsO4·(2+x)H2O兩種物質;延長反應時間，無定形態(tài)砷酸鐵將逐漸轉化為臭蔥石晶體。
　　 2)考察了含砷溶液初始pH值、反應時間、反應溫度、空氣流量、鐵砷摩爾比以及初始砷離子濃度等因素對臭蔥石晶體形成的影響，并對各個因素實驗所得沉淀物進行了浸出毒性分析。結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，反應時間為7h，反應溫度為95℃，空氣流量應大于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-沉淀結晶”反應機制，本研究采用Avrami-Erofeev經(jīng)驗方程作為動力學模型分析了臭蔥石晶體的生長過程，結果表明結晶分為晶核形成和晶體生長兩個階段。
　　 4)在pH2～5范圍內(nèi)，臭蔥石晶體成核過程和生長過程的表觀速率常數(shù)均隨著初始pH值的提高而增大