堿性體系下As(Ⅲ)的催化氧化及其機(jī)理研究.pdf

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

2、描電鏡、化學(xué)物相分析等方法對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。 結(jié)果表明：高錳酸鉀在和三價(jià)砷的反應(yīng)過(guò)程中具備超計(jì)量氧化的特點(diǎn)，在體系A(chǔ)s/Mn摩爾比升至21：1時(shí)仍能高效地將As3+氧化，其對(duì)空氣氧化過(guò)程的促進(jìn)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(yīng)產(chǎn)物K0.27Mn02（H2O）0.54對(duì)As3+存在較強(qiáng)的吸附作用，可促進(jìn)As3+的催化氧化過(guò)程。錳-砷反應(yīng)過(guò)程存在

3、著兩種反應(yīng)速率，初始反應(yīng)速率極快，而后變緩，這主要受反應(yīng)機(jī)理以及反應(yīng)物、反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散過(guò)程控制。體系pH值通過(guò)影響產(chǎn)物性質(zhì)而對(duì)氧化效果有顯著的影響，體系初始pH=12.5～13范圍內(nèi)反應(yīng)將生成富鉀新生態(tài)二氧化錳K0.27MnO2（H2O）0.54；初始pH=12時(shí)反應(yīng)產(chǎn)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(chǎn)物形貌，同時(shí)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