CN115259448B - 一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法，包括：将有机硅溶于适量乙醇，形成第一溶液；向酸性含砷废水中加入第一溶液以及铁盐，形成第二溶液；让第二溶液在水浴恒温磁力搅拌器内反应，并用酸性药剂或碱性药剂调节第二溶液的pH值，反应结束后进行过滤实现固液分离，获取滤液和滤渣。本发明的有益效果是：本发明利用有机硅与砷酸根/亚砷酸根离子具有很强亲和力且可以形成稳定的硅酸盐网络的特性，将砷酸根/亚砷酸根包裹住并稳定化，从废液、废渣两个角度实现含砷废水与含砷固体废弃物的合理化处理。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，更确切地说，它涉及一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法。
背景技术
砷广泛分布于自然界中，具有类金属特性，通常与锡、铅、锌、铜、金等矿产资源相伴生，据统计，已知的含砷矿物高达300多种，常见的含砷矿物有雄黄(AsS)、雌黄(As2S3)、毒砂(FeAsS)等。砷是致癌物质之一，长期接触含砷物质或者摄入砷超标的饮用水，会改变人体细胞和遗传物质的完整性，引起不同程度的免疫和内分泌疾病、神经系统疾病、肝脏疾病、胃肠道疾病，严重的会引发癌症。因此，如何处理有色冶炼系统中产生含砷废水并实现无害化，是世界广泛关注的环境安全问题。
在过去的几年中，含砷工业废水的除砷技术已有广泛的研究，目前常用的方法有离子交换法、吸附法、膜分离法、化学沉淀法等。目前已有很多专利涉及含砷废水的处理，主要集中在以下几种方法：1.利用钙盐生成难溶性砷酸钙或臭葱石，降低溶液中的砷酸根，如：一种含砷废水的处理方法(202110265572.2)、一种含砷废水处理并固化砷的方法(202010066157.X)；2.加入Fe3+、Fe2+、Al3+和Mg2+等离子的盐，并通过控制pH形成氢氧化物胶体吸附并与废水中的砷反应除去水体中的砷，如：一种含砷废水处理方法(CN109879477A)；3.利用复合菌剂进行水体中的砷去除，如：一种处理含砷废水的生化工艺(CN107162215A)等。以上的方法均可以去除水体中的砷，并达到排放标准。然而，除砷后渣的稳定性研究很少，如砷酸钙以及臭葱石，极易由于储存及运输不当导致砷的二次溶出，难以实现除砷渣的稳定固化。
由此看出，以上的水体除砷方法大多都是针对水体中砷元素的去除，但对于含砷废渣的稳定固化行为并未深入研究，也就是说，水体中的砷通过除砷后转移至固体废渣中，但仍存在固体废渣的稳定性不足的问题，即上述办法不能同步实现水体除砷及含砷废渣的稳定固化。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中酸性含砷废水处理步骤冗杂且效率低下、除砷后废液砷含量超标以及废弃固体的砷浸出毒性超标等问题，利用硅酸盐与砷的良好结合以及优异的选择性去除等优点，提供了一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法，旨在解决现有酸性含砷废水药剂消耗量大、废水处理后砷含量不达标以及固体废弃物中砷具有潜在泄露风险等问题，该包括：
S1、将有机硅溶于适量乙醇，形成第一溶液；
S2、向酸性含砷废水中加入所述第一溶液以及铁盐，形成第二溶液；让所述第二溶液在水浴恒温磁力搅拌器内反应，并用酸性药剂或碱性药剂调节所述第二溶液的pH值，反应结束后进行过滤实现固液分离，获取滤液和滤渣。
作为优选，S1中，所述有机硅为硅酸四乙酯TEOS。
作为优选，S2中，所述铁盐为硫酸铁和/或硫酸亚铁，所述铁盐中铁元素与所述含砷废水中砷元素的摩尔比范围为2:1-4:1。
作为优选，S2中，所述第一溶液中硅元素与所述含砷废水砷元素的摩尔比范围为0.5:1-2:1。
作为优选，S2中，反应温度为30-70℃，时间为10min-4h。
作为优选，S2中，反应温度为30-50℃，时间为30min-2h。
作为优选，S2中，所述酸性药剂为硫酸，所述碱性药剂为氢氧化钠，调节后的第二溶液的pH值在2-6之间。
作为优选，S2中，所述含砷废水的砷含量为0.5-10g/L。
作为优选，S2中，所述滤液的砷含量在5mg/L以下，所述滤渣的TCLP毒性浸出值≤5mg/L。
本发明的有益效果是：本发明利用有机硅与砷酸根/亚砷酸根离子具有很强亲和力且可以形成稳定的硅酸盐网络的特性，将砷酸根/亚砷酸根包裹住并稳定化，从废液、废渣两个角度实现含砷废水与含砷固体废弃物的合理化处理，即废液可以达到国家污水综合排放标准中对砷含量的排放标准，同时含砷固体废弃物则满足国家固体废弃物的砷浸出毒性标准。
附图说明
图1为本申请提供的一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法的流程图；
图2为本申请提供的另一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例1：
现有的废水除砷工艺大多仅考虑了废水除砷后水体中的砷含量，而固体废弃物中的砷极易在储存、运输或处理过程中再次浸出，造成二次污染，如硫化沉淀法、中和沉淀法以及钙盐沉淀法等。为此，如何实现含砷废水直接稳定化固砷的方法则尤为重要，即满足水体含砷量达到标准的同时，固体废弃物也不存在砷泄露的风险。
本申请提供了一种含砷酸性废水直接稳定化固砷的处理方法，具体包括以下步骤：
S1、将100g硅酸四乙酯加入100mL乙醇，充分搅拌至完全溶解；
S2、向1L含砷3g/L的酸性废水中加入S1中的溶液以及硫酸铁，控制溶液pH为4时，比例为砷：铁：硅摩尔比1:4:1，在30℃下搅拌2h，过滤后废液中的砷含量为0.185mg/L，砷去除率为99.94％；滤渣的TCLP毒性浸出实验中As的浓度为0.77mg/L。
实施例2：
一种含砷酸性废水直接稳定化固砷的处理方法，具体包括以下步骤：
S1、将100g硅酸四乙酯加入100mL乙醇，充分搅拌至完全溶解；
S2、向1L含砷3g/L的酸性废水中加入S1中的溶液以及硫酸铁，控制溶液pH为5时，比例为砷：铁：硅摩尔比1:4:2，在30℃下搅拌2h，过滤后废液中的砷含量为0.216mg/L，砷去除率为99.93％；滤渣的TCLP毒性浸出实验中As的浓度为1.38mg/L。
实施例3：
一种含砷酸性废水直接稳定化固砷的处理方法，具体包括以下步骤：
S1、将100g硅酸四乙酯加入100mL乙醇，充分搅拌至完全溶解；
S2、向1L含砷3g/L的酸性废水中加入S1中的溶液以及硫酸铁，控制溶液pH为6时，比例为砷：铁：硅摩尔比1:2:0.5，在30℃下搅拌2h，过滤后废液中的砷含量为0.547mg/L，砷去除率为99.87％；滤渣的TCLP毒性浸出实验中As的浓度为4.46mg/L。
对比例1：
一种含砷酸性废水直接稳定化固砷的处理方法，具体包括以下步骤：
S1、将100g硅酸四乙酯加入100mL乙醇，充分搅拌至完全溶解；
S2、向1L含砷3g/L的酸性废水中加入S1中的溶液以及硫酸铁，控制溶液pH为2时，比例为砷：铁：硅摩尔比1:2:1，在30℃下搅拌2h，过滤后废液中的砷含量为625.56mg/L，砷去除率为78.79％；滤渣的TCLP毒性浸出实验中As的浓度为0.73mg/L。
对比例2：
一种含砷酸性废水直接稳定化固砷的处理方法，具体包括以下步骤：
S1、将100g硅酸四乙酯加入100mL乙醇，充分搅拌至完全溶解；
S2、向1L含砷3g/L的酸性废水中加入S1中的溶液以及硫酸铁，控制溶液pH为7时，比例为砷：铁：硅摩尔比1:4:1，在30℃下搅拌2h，过滤后废液中的砷含量为0.426mg/L，砷去除率为99.89％；滤渣的TCLP毒性浸出实验中As的浓度为7.37mg/L。
综上所述，本发明的方法流程简单，操作方便，含砷酸性废水经处理后砷含量低于0.5mg/L以下，达到《国家污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准的要求；同时含砷固体废弃物的TCLP砷浸出浓度低于5mg/L，满足《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中对砷浸出毒性的要求。
Claims (4)
1.一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法，其特征在于，
S1、将有机硅溶于适量乙醇，形成第一溶液；
S2、向酸性含砷废水中加入所述第一溶液以及铁盐，形成第二溶液；让所述第二溶液在水浴恒温磁力搅拌器内反应，并用酸性药剂或碱性药剂调节所述第二溶液的pH值，反应结束后进行过滤实现固液分离，获取滤液和滤渣；
S1中，所述有机硅为硅酸四乙酯TEOS；
S2中，所述铁盐为硫酸铁和/或硫酸亚铁，所述铁盐中铁元素与所述含砷废水中砷元素的摩尔比范围为2:1-4:1；
S2中，所述第一溶液中硅元素与所述含砷废水砷元素的摩尔比范围为0.5:1-2:1；
S2中，水浴温度为30-70℃；
S2中，所述酸性药剂为硫酸，所述碱性药剂为氢氧化钠，调节后的第二溶液的pH值在3-6之间。
2.根据权利要求1所述的一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法，其特征在于，S2中，反应时间为10min-4h。
3.根据权利要求1所述的一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法，其特征在于，S2中，所述含砷废水的砷含量为0.5-10g/L。
4.根据权利要求1所述的一种酸性含砷废水直接稳定化固砷的方法，其特征在于，S2中，所述滤液的砷含量在5mg/L以下，所述滤渣的TCLP毒性浸出值≤5mg/L。
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