CN104496001A - 一种活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，包括以下步骤：用酸将含砷、锑的废水pH调至0～3，加入活泼贱金属粉末、络合剂，以100～600r/min的搅速搅拌反应，于10～80℃置换10～120min；所述含砷、锑的废水中，As(III)含量为0.1～10g/L，Sb(III)含量为0.1～25g/L；所述活泼贱金属粉末的质量用量以所述废水的体积计为5～100g/L；所述络合剂的质量用量以所述废水的体积计为0.5～5g/L；所述的活泼贱金属为铁、锌及铁锌合金中的一种或两种以上任意比例的组合；本发明方法在高效去除水体中砷、锑的同时，不产生有毒砷化氢和锑化氢气体，工艺简单，经济环保。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，属于重金属水处理技术领域。
(二)背景技术
砷、锑是地壳的组成元素，广泛分布于自然界中，其中砷主要以硫化物形态夹杂在其他金属矿中，锑一般以单质、辉锑矿或者方锑矿等形式存在。随着现代技术的蓬勃发展，砷和锑的性质被不断发掘利用，现已广泛用于各个领域。人类对含砷锑矿物的开采和冶炼以及砷化物、锑化物的广泛应用，造成了日趋严峻的砷锑污染问题。其中以水体的砷锑污染危害最大。工业废水是水体中砷锑污染物的重要来源，由于在工业生产中砷、锑往往是共生的，这使得工业废水中经常同时含有砷锑两种剧毒元素，不仅增强了毒性，同时也加大了净化回收的难度。
目前主要有以下几种净化工艺：沉淀法，该法不但需要大量的化学药剂，而且产生大量含砷锑废渣，容易造成二次污染；吸附法，所用吸附剂一般具有选择吸附性，且吸附剂的再生、回收和再利用存在一定的难度；膜分离法，廉价性能完备的膜的制备和膜的污染问题还有待解决，且膜分离过程中需频繁冲洗甚至换膜，从而使成本上升；离子交换法，树脂价格高，需要专门的离子交换柱设备，投入较大，且树脂具有选择性；生物法，去除效率不高，需和其它净化技术联合，且对原水有着苛刻的要求；电沉积法，工艺影响因素较复杂，难优化，且在电沉积过程中极易析出剧毒砷化氢气体、锑化氢等剧毒气体，造成二次污染。
因此，研究新型高效去除水体中砷、锑，且工艺过程中不产生有毒砷化氢和锑化氢气体具有重要意义。
(三)发明内容
本发明的目的是针对现有技术对水体中砷、锑污染治理的不足，提供一种绿色高效的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，通过在一定温度的酸性体系中加入适量活泼贱金属，可有效去除并回收水体中的砷、锑，且不产生砷化氢和锑化氢等有毒气体。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，所述的方法包括以下步骤：用酸将含砷、锑的废水pH调至0～3，加入活泼贱金属粉末、络合剂，搅拌反应，搅拌速度为100～600r/min，反应温度为10～80℃，反应置换时间为10～120min；所述含砷、锑的废水的As(III)含量为0.1～10g/L，Sb(III)含量为0.1～25g/L；所述活泼贱金属粉末的质量用量以所述废水的体积计为5～100g/L；所述络合剂的质量用量以所述废水的体积计为0.5～5g/L；所述的活泼贱金属为铁、锌及铁锌合金中的一种或两种以上任意比例的组合。
本发明活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其中，优选所述活泼贱金属粉末的质量用量以所述废水的体积计为5～50g/L；优选所述络合剂的质量用量以所述废水的体积计为2.5～5g/L。
优选所述酸为盐酸。
推荐所述络合剂为柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵、酒石酸钠、酒石酸钾中的一种或两种以上任意比例的组合。优选所述络合剂为柠檬酸铵，或者优选所述络合剂为柠檬酸钠与柠檬酸钾任意比例的混合物。
优选所述活泼贱金属为锌。
本发明所述水体为工业重金属冶金废水、地表水或生活污水。
推荐本发明所述的活泼贱金属粉末为60～400目，优选200～400目。
本发明的有益效果是：本发明解决了水体中砷、锑污染治理过程中对高浓度砷、锑污水处理能力较差，且易产生砷化氢和锑化氢的痼疾。采用活泼贱金属的方法，在高效去除水体中砷、锑的同时，不产生有毒砷化氢和锑化氢气体。本发明工艺简单、操作方便、效率高、易于实现，无二次污染，经济环保。
(四)附图说明
图1：200mL As(III)含量为0.1gL-1，Sb(III)含量为0.5gL-1的地表水于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g锌粉，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为10～80℃，置换时间为60min。水体中砷和锑的去除效率与反应温度的关系曲线，曲线1为锑去除效率与反应温度关系曲线，曲线2为砷去除效率与反应温度关系曲线。
(五)具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
取200mL As(III)含量为3.6gL-1，Sb(III)含量为5.8gL-1的分银渣浸出液于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g铁粉(60目)，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为10～120min。
采用置换效率来评估铁粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表1 不同置换时间的实验结果
| 时间/min | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 10 | 15.2 | 18.2 |
| 30 | 45.3 | 41.8 |
| 60 | 86.4 | 86.7 |
| 90 | 93.8 | 92.1 |
| 120 | 95.2 | 97.4 |
实施例2
取200mL As(III)含量为3.6gL-1，Sb(III)含量为5.8gL-1的分银渣浸出液于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g锌粉(200目)，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为10～120min。
采用置换效率来评估锌粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表2 不同置换时间的实验结果
| 时间/min | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 10 | 16.8 | 19.4 |
| 30 | 48.3 | 49.6 |
| 60 | 85.8 | 88.4 |
| 90 | 94.8 | 95.3 |
| 120 | 96.1 | 97.9 |
实施例3
取200mL As(III)含量为8.2gL-1，Sb(III)含量为13.8gL-1的分银渣浸出液于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g锌粉(400目)，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为10～120min。
采用置换效率来评估铜粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表3 不同置换时间的实验结果
| 时间/min | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 10 | 12.4 | 17.4 |
| 30 | 45.3 | 48.5 |
| 60 | 83.6 | 85.3 |
| 90 | 92.4 | 93.8 |
| 120 | 95.2 | 96.7 |
实施例4
取200mL As(III)含量为0.1gL-1，Sb(III)含量为0.5gL-1的地表水于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g锌粉，0.5g柠檬酸铵(200目)，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为10～120min。
采用置换效率来评估锌粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表4 不同置换时间的实验结果
| 时间/min | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 10 | 21.2 | 24.2 |
| 30 | 51.2 | 52.1 |
| 60 | 84.2 | 87.9 |
| 90 | 94.6 | 94.2 |
| 120 | 96.8 | 98.2 |
实施例5
取200mL As(III)含量为0.1gL-1，Sb(III)含量为0.5gL-1的地表水于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g锌粉(200目)，1.0g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为10～120min。
采用置换效率来评估锌粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表5 不同置换时间的实验结果
| 时间/min | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 10 | 25.7 | 28.8 |
| 30 | 58.3 | 55.5 |
| 60 | 89.5 | 91.1 |
| 90 | 96.6 | 97.4 |
| 120 | 98.2 | 99.2 |
实施例6
取200mL As(III)含量为0.1gL-1，Sb(III)含量为0.5gL-1的地表水于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g锌粉(200目)，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为10～80℃，置换时间为60min。
采用置换效率来评估锌粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表6 不同置换温度的实验结果
| 温度/℃ | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 10 | 15.3 | 15.7 |
| 25 | 35.8 | 42.7 |
| 40 | 52.9 | 65.3 |
| 60 | 92.2 | 94.8 |
| 80 | 95.7 | 98.6 |
实施例7
取200mL As(III)含量为0.1gL-1，Sb(III)含量为0.5gL-1的地表水于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g锌粉(200目)，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为100～600r/min，反应温度为40℃，置换时间为60min。
采用置换效率来评估锌粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表7 不同搅拌速度的置换实验结果
| 搅拌速度/(r/min) | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 100 | 67.3 | 74.2 |
| 200 | 78.8 | 81.8 |
| 400 | 82.6 | 86.3 |
| 500 | 86.1 | 91.2 |
| 600 | 94.4 | 95.7 |
实施例8
取200mL As(III)含量为0.1gL-1，Sb(III)含量为0.5gL-1的地表水于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0～3，加入10g锌粉(200目)，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为60min。
采用置换效率来评估锌粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表8 不同pH的置换实验结果
| pH | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 0 | 92.9 | 94.1 |
| 1 | 86.3 | 90.4 |
| 2 | 84.8 | 87.6 |
| 3 | 78.5 | 81.6 |
实施例9
取200mL As(III)含量为0.1gL-1，Sb(III)含量为0.5gL-1的地表水于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入1.0～10g锌粉(200目)，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为60min。
采用置换效率来评估锌粉对水体中锑的置换去除效果。
表9 不同锌粉加入量的置换实验结果
| 锌粉质量/g | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 1.0 | 24.3 | 25.7 |
| 4.0 | 48.3 | 48.9 |
| 6.0 | 55.6 | 58.2 |
| 8.0 | 87.4 | 89.8 |
| 10.0 | 94.1 | 95.9 |
实施例10
取200mL As(III)含量为0.1～10gL-1，Sb(III)含量为4.6gL-1的分银渣浸出液于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g锌粉(200目)，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为60min。
采用置换效率来评估锌粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表10 不同砷浓度的置换实验结果
| As(III)含量/mgL-1 | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 0.1 | 98.1 | 99.2 |
| 3.7 | 96.2 | 95.5 |
| 6.4 | 92.6 | 91.3 |
| 8.2 | 86.9 | 87.6 |
| 10 | 84.5 | 86.8 |
实施例11
取200mL As(III)含量为2.4gL-1，Sb(III)含量为0.1～25gL-1的分银渣浸出液于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g锌粉(200目)，0.5g柠檬酸铵，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为60min。
采用置换效率来评估铜粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表11 不同锑浓度的置换实验结果
| Sb(III)含量/mgL-1 | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 0.1 | 98.5 | 99.2 |
| 4.9 | 95.2 | 97.3 |
| 10.7 | 92.1 | 93.4 |
| 16.4 | 85.6 | 89.3 |
| 25 | 81.5 | 83.5 |
实施例12
取200mL As(III)含量为3.6gL-1，Sb(III)含量为5.8gL-1的分银渣浸出液于反应器中，采用盐酸将溶液pH调至0，加入10g铁粉(200目)，0.5g络合剂，搅拌速度为400r/min，反应温度为40℃，置换时间为60min。
采用置换效率来评估铁粉对水体中砷、锑的置换去除效果。
表12 不同络合剂的置换实验结果
| 络合剂 | 砷的置换效率/％ | 锑的置换效率/％ |
| 柠檬酸钠 | 95.5 | 97.2 |
| 柠檬酸钾 | 95.2 | 97.3 |
| 柠檬酸铵 | 96.4 | 99.6 |
| 0.2g柠檬酸钠+0.3g酒石酸钾 | 96.8 | 99.1 |
| 酒石酸钠 | 95.2 | 97.4 |
Claims (10)
1.一种活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：用酸将含砷、锑的废水pH调至0～3，加入活泼贱金属粉末、络合剂，搅拌反应，搅拌速度为100～600r/min，反应温度为10～80℃，反应置换时间为10～120min；所述含砷、锑的废水中，As(III)含量为0.1～10g/L，Sb(III)含量为0.1～25g/L；所述活泼贱金属粉末的质量用量以所述废水的体积计为5～100g/L；所述络合剂的质量用量以所述废水的体积计为0.5～5g/L；所述的活泼贱金属为铁、锌及铁锌合金中的一种或两种以上任意比例的组合。
2.如权利要求1所述的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述活泼贱金属粉末的质量用量以所述废水的体积计为5～50g/L。
3.如权利要求1所述的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述络合剂的质量用量以所述废水的体积计为2.5～5g/L。
4.如权利要求1所述的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述酸为盐酸。
5.如权利要求1所述的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵、酒石酸钠、酒石酸钾中的一种或两种以上任意比例的组合。
6.如权利要求1所述的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸铵。
7.如权利要求1所述的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸钠与柠檬酸钾任意比例的混合物。
8.如权利要求1所述的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述活泼贱金属为锌。
9.如权利要求1所述的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述水体为工业重金属冶金废水、地表水或生活污水。
10.如权利要求1～9所述的活泼贱金属置换去除水体中砷、锑的方法，其特征在于，所述的活泼贱金属粉末为60～400目。
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| CN105668754A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-06-15 | 湘潭大学 | 一种脱除酸洗废液中微量重金属及非金属杂质的方法 |
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