[發(fā)明專利]一種處理酸性含砷溶液的裝置及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710194904.6
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106830214A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 李林波;余澤利;洪濤
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/469;C02F1/36;C02F1/72
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

【技術領域】

本發(fā)明涉及含砷溶液處理技術領域，具體涉及一種處理酸性含砷溶液的裝置及方法。

【背景技術】

砷是一種毒性極強的類金屬，砷化合物大多都有劇毒，其在酸性廢水中主要以三價形式存在，而三價砷的毒性遠遠大于五價砷，而低濃度砷更是難以治理，目前除砷的方法主要有沉淀法、吸附法、氧化劑氧化法、膜分離法、離子交換法、生物法等。但這些處理方法存在運行成本高、處理不徹底、二次廢渣污染嚴重等缺陷。

【發(fā)明內容】

為解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種處理酸性含砷溶液的裝置及方法，能夠使三價砷離子和硫酸根類離子得到很好的富集，并在陽極區(qū)被氧化，達到除砷的目的。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下的技術解決方案：

一種處理酸性含砷溶液的裝置，包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)和電解池，電解池的中部設有陰離子交換膜和陽離子交換膜，陰離子交換膜和陽離子交換膜之間填充有混合樹脂，在電解池中陰離子交換膜一側設置有陽極板，在電解池中陽離子交換膜一側設置有陰極板，陽極板和陰極板正對設置，超聲波發(fā)生系統(tǒng)的超聲波探頭設置在電解池中設置陽極板的陽極區(qū)內。

所述陽離子交換膜為聚乙烯異相陽離子交換膜，陰離子交換膜為聚乙烯異相陰離子交換膜，混合樹脂為陰陽離子混合樹脂。

所述混合樹脂中陽離子樹脂和陰離子樹脂按照體積比為1:2進行混合。

所述陽極板的材料為鈦基鍍鉑材料，陰極板的材料為石墨材料。

一種處理酸性含砷溶液的方法，包括如下步驟：

步驟一，先向電解池中加入待凈化的酸性含砷溶液，在陽極液中加入析氧抑制劑；

步驟二，再給陽極板和陰極板通電進行電解，同時開啟超聲波發(fā)生系統(tǒng)，通過超聲波探頭為待凈化的酸性含砷溶液施加超聲波。

所述待凈化的酸性含砷溶液的酸度為15％～30％，其中，砷的濃度為1～6g/L；析氧抑制劑為硫氰酸銨或聚磷酸銨。

所述步驟二中，電解池中電解液溫度為5～25℃，電解時間為30～180min。

所述陽極板和陰極板之間的電壓為4.0～6.0V。

所述陽極板上的電流密度為1500～3000A/m²。

所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)的超聲頻率為20～40kHz，超聲功率為90～170W。

與現有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明通過將EDI和超聲電化學氧化法結合處理酸性含砷溶液，超聲波發(fā)生系統(tǒng)的超聲波探頭設置在電解池中設置陽極板的陽極區(qū)內，利用超聲空化作用產生的羥基和過氧化氫自由基，能夠提高過一硫酸的產量，促進三價砷的氧化，還能夠增加離子活性，加快傳質過程，減小溶液濃差極化，從而達到降低槽電壓，提高電流效率，減小能耗的目的，在超聲波發(fā)生系統(tǒng)和電場力作用下，酸性含砷溶液中的硫酸根類離子和三價砷絡合離子先后通過離子交換樹脂和陰離子選擇膜進入陽極區(qū)，在陽極區(qū)得到很好的富集，硫酸根類離子和三價砷在陽極直接被氧化為過一硫酸和五價砷，溶液中的三價砷被過一硫酸間接氧化為五價砷；酸性含砷溶液中的鈉離子和氫離子先后通過離子交換樹脂和陽離子交換膜進入電解池中設置陰極板的陰極區(qū)，形成氫氧化鈉；陰離子交換膜和陽離子交換膜之間的中間區(qū)溶液的陰陽離子得到很好分離，最終變?yōu)閮艋海瑑艋蟮娜芤汉榱亢苄。_到國家排放標準，電解時，陽極反應中，除主反應外，還有析氧副反應，該反應是降低電流效率的主要原因，因此在陽極液中加入析氧抑制劑，析氧抑制劑只影響氧氣發(fā)生的動力學，而不影響SO₄^2-(或HSO₄^-)放電的動力學，使陽極上氧氣析出速度降低，有利于SO₄^2-(或HSO₄^-)離子放電過程的進行。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明的裝置的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的離子遷移的結構示意圖。

其中，1-電解池，2-陽極板，3-陰極板，4-陰離子交換膜，5-陽離子交換膜，6-超聲波發(fā)生系統(tǒng)，7-超聲波探頭，8-混合樹脂，9-陽極區(qū)，10-中間區(qū)，11-陰極區(qū)，12-途徑a，13-途徑b，14-途徑c。

【具體實施方式】

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。