[發明專利]一種使用亞鐵離子催化氧化高濃度三價砷的方法

在審

• 申請號: 201811604612.6
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109626547A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 劉志宏;宋珂舟;柯平超
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F103/16;C02F101/10
• 代理公司: 北京旭路知識產權代理有限公司 11567
• 代理人: 瞿衛軍

本發明涉及一種使用亞鐵離子催化氧化高濃度三價砷的方法，包括如下步驟：將0.001g/L?50g/L的三價砷溶液與亞鐵鹽混合，調節pH至酸性；將調節pH后得到的混合液添加入高壓釜中，攪拌，加熱至一定溫度后，通入氧氣至一定氧分壓；反應進行一段時間后，溶液中三價砷氧化成五價砷。本發明具有的有益效果：工藝簡單，操作方便，反應所需條件均易于實現；反應不需特殊設備，所需高壓釜在工業中極為常見；所用到的試劑亞鐵鹽和氧氣均為冶金工業中常見材料，且價格低廉易于獲??；實施過程中，除三價鐵外，不產生其它副產物，無需復雜的后續處理過程。

技術領域

本發明涉及危險廢物處理技術領域，更具體地，涉及一種使用亞鐵離子催化氧化高濃度三價砷的方法。

背景技術

砷是一種有毒元素，廣泛伴生于有色金屬礦物中，其單質及化合物具有很強的毒性和致癌性。數十年來，我國有色金屬工業蓬勃發展，在廣泛開采有色金屬礦物的同時，砷污染問題也愈發突出。

砷經過有色冶煉系統后，絕大多數進入火法冶煉渣、煙塵，濕法冶煉廢水、廢渣和電解陽極泥。目前常用的濕法固砷方法，如石灰中和法、硫化沉淀法、鐵砷共沉淀法、臭蔥石法等，均主要針對高砷濃度廢液，并在凈化濕法冶煉廢水時有較廣泛的應用。一般地，對于部分不能穩定堆存的高砷物料，可首先通過濕法浸出工藝使其中的砷以離子形態進入液相，獲得高濃度含砷浸出液，再經由以上方法進行固化。濕法固砷所使用的方法均是基于As(V)為主要物相開發的，這些方法將砷以五價化合物形式固定。因為，相對于As(III)而言，As(V)毒性更低，遷移性更小，As(V)的沉砷礦物也普遍較為穩定。而一般情況下，制酸、冶煉和銅電解精煉工藝產出的弱酸性廢水，以及處理冶煉煙塵產出的溶液中，均含有大量的As(III)，因此在對其進行固砷之前，需提前將其中的As(III)氧化為As(V)。

為提高As(III)氧化速率，高砷物料處理過程中砷的氧化一般依賴于多種價格較高且性質活潑的強氧化劑，如雙氧水、高錳酸鹽等。氧氣同樣可作為砷的氧化劑，且價格低廉易于制取，但在無催化劑作用時，反應非常緩慢。常見的催化劑包括二氧化錳、高錳酸鉀、紫外光等。冶金工業中的含砷廢液普遍濃度在幾克升甚至幾十克升，而且廢液的pH值都很低，可能低于1.0，要按照傳統方法處理，需要加入大量石灰預中和提高pH值。如果不預中和，則無法氧化，對設備的侵蝕也很嚴重，而目前亞鐵鹽催化劑對三價砷氧化的促進作用僅限于mg/L級別的三價砷溶液，且在無雙氧水協助作用下，效果不理想，難以適用于大量的高濃度三價砷物料的集中處理。

發明內容

基于此，本發明針對現有技術中催化劑對三價砷氧化的促進作用僅限于mg/L級別的亞砷酸或亞砷酸鹽溶液，提供一種使用亞鐵離子催化氧化高濃度三價砷的方法。

本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案：

一種使用亞鐵離子催化氧化高濃度三價砷的方法，包括如下步驟：

S1、將0.001g/L-50g/L的三價砷溶液與亞鐵鹽混合，調節pH至酸性；

S2、將S1中調節pH后得到的混合液添加入高壓釜中，攪拌，加熱至一定溫度后，通入氧氣至一定氧分壓；

S3、反應進行一段時間后，溶液中三價砷氧化成五價砷。

在其中一個實施例中，所述三價砷選自亞砷酸和/或亞砷酸鹽。

在其中一個實施例中，所述亞砷酸鹽選自亞砷酸鈉、亞砷酸鉀中的一種或兩種。

在其中一個實施例中，所述亞鐵鹽選自硫酸亞鐵、氯化亞鐵、硝酸亞鐵中的一種或多種。

在其中一個實施例中，所述酸性為0.1-2.5。

在其中一個實施例中，所述三價砷溶液與亞鐵鹽的體積比為0.1:1-20:1。

在其中一個實施例中，所述氧分壓的壓力為0.1-100Mpa。