臭葱石合成方法及稳定性研究

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有色金属冶炼废水除砷固砷是冶金行业所面临的重要课题,臭葱石沉淀法是处理高砷废水几种常用方法之一。针对目前臭葱石沉淀法存在一些问题及适用性限制,本文系统开展了臭葱石合成的新方法及产物稳定性研究工作。   本文首先研究了无定形砷酸铁向臭葱石的转化,考察了温度(80-95℃)、pH(1-2)和硫酸钙对臭葱石转化影响。实验结果表明:反应温度和初始的pH对无定形的砷酸铁向臭葱石转化有明显的影响,高温和低的pH利于无定形的砷酸铁向臭葱石转化。经过高温转化(95℃、pH1.2)8 h后,得到的臭葱石USEPA Toxicity CharacteristicLeaching Procedure(TCLP)实验浸出砷浓度可以降到5 mg/L以下。硫酸钙的存在利于臭葱石的稳定性的提高。开发了一种新的臭葱石合成及提高臭葱石稳定性的方法:先在较低的pH、不控制过饱和条件下加热砷铁溶液形成臭葱石沉淀,去除液相绝大部分砷。然后向体系中加入铁离子,用氧化钙中和到pH8,以去除液相残余砷,得到臭葱石、砷铁共沉淀及硫酸钙的混合物。砷铁溶液在初始pH1.2、95℃条件下加热8h后,95%的砷沉淀臭葱石。生成的臭葱石具有较好的稳定性,TCLP测试浸出的砷浓度在5mg/L以下。经过铁砷共沉淀后,溶液中残留的砷降到0.5 mg/L以下。生成的固相混合物稳定性明显好于臭葱石,TCLP测试浸出的砷浓度在1 mg/L以下。SEM和XRD表明,此方法所形成的共沉淀主要是臭葱石晶体、硫酸钙晶体和砷铁共沉淀的混合物,并且混合均匀(总的Fe/As=1.3)。长期稳定性的实验结果表明以该种方法所得到的沉淀在pH5-9条件下比臭葱石具有更高的稳定性。开发了一种新的臭葱石的合成方法。在酸性介质中将砷铁溶液逐步混合形成臭葱石沉淀,考察了砷铁溶液滴加速度、铁砷摩尔比、反应温度、初始砷离子浓度、含砷溶液初始pH值以及共存阳离子铜和锌等因素对臭葱石晶体形成的影响,并对各个因素实验所得沉淀物进行了浸出毒性分析。结果表明:pH和反应温度对臭葱石的形成有很大的影响。在硫酸体系中通过在95℃、初始反应pH3条件下向硫酸溶液中滴加砷铁溶液,反应8h就可以得到结晶程度高的臭葱石晶体。溶液中残留的砷可以从10 g/L降到80 mg/L。臭葱石的稳定性好,TCLP实验浸出的砷浓度低于0.2 mg/L。
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