CN115367859A

CN115367859A - 一种硫化亚铁活化亚硫酸钠降解有机砷的方法

Info

Publication number: CN115367859A
Application number: CN202211217621.6A
Authority: CN
Inventors: 龚胜; 杨静楠; 杨鲜丽; 潘沁漪; 王冬波
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2022-10-05
Publication date: 2022-11-22

Abstract

一种利用硫化亚铁活化亚硫酸盐氧化体系去除有机砷的方法，它涉及一种去除水中砷的方法。本发明降解废水中的有机砷，尤其是针对有机砷无法实现同步氧化及原位吸附去除的问题，该方法包括将硫化亚铁和亚硫酸钠加入到含有机砷的水中，实现同步氧化降解及原位吸附去除水中的砷，其中硫化亚铁和亚硫酸盐的质量浓度比优选为10:1。本发明方法工艺操作简单，适用的水质条件广，处理效率高，效果稳定，可高效去除水中所含有的代表性的有机砷—洛克沙胂，尤其适用于废水中高浓度的有机砷去除。

Description

一种硫化亚铁活化亚硫酸钠降解有机砷的方法

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法，具体涉及一种含有机砷废水的处理方法。

背景技术

在过去的几十年里，洛克沙胂(3-硝基-4-羟基苯胂酸)等有机砷作为合成抗菌剂，已经被广泛用作猪、鸡等畜禽饲料的添加剂，它们具有预防痢疾和控制肠道寄生虫方面的作用，并且能够促进畜禽生长，优化动物的毛色和动物制品的色泽，提高饲料效率。但是这些有机砷在动物体内几乎不会被分解，大部分会通过粪便排出。养殖废水大部分经过简单处理或未处理直接排放，导致每年有超过几千吨的有机砷排放到环境中。

尽管洛克沙胂等作为有机砷，毒性较低，但是在环境中能够被生物降解或者环境氧化成高毒性的三价砷(As(III))与五价砷(As(V))，导致自然水体富砷化，对生态环境和人体生存产生极大的威胁。目前，常用方法主要有：吸附法与高级氧化法等。这些方法或成本较高，操作难度大；或反应时间长，反应条件苛刻；或去除效率低，没有可以同时满足经济、高效、普适、操作简便又同时可以吸附无机砷，这一系列特点的技术工艺。

为了解决上述问题，本发明研发了利用硫化亚铁活化亚硫酸钠降解有机砷的同时，同步吸附所产生的无机砷的方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有处理有机砷废水的工艺成本高，技术复杂，条件苛刻等问题，而提供的一种利用硫化亚铁与亚硫酸钠氧化体系同步去除有机砷与无机砷的方法。

一种利用硫化亚铁活化亚硫酸钠降解有机砷的方法，是按以下步骤完成的：

一、向含有机砷待处理水中加入亚硫酸钠和硫化亚铁，得到含有亚硫酸钠和硫化亚铁的待处理水；

步骤一中所述的含有亚硫酸钠和硫化亚铁的待处理水中，硫化亚铁和亚硫酸钠的加入量的质量浓度比为1:0.05～0.25。

二、将含有亚硫酸钠和硫化亚铁的待处理水的pH值调节至7～8，再搅拌反应，在室温下静置过滤，得到出水，即完成一种利用亚硫酸钠与硫化亚铁催化氧化体系去除水中有机砷的方法。

本发明的原理

本发明在偏碱性的有氧溶液中，硫化亚铁表面的结构性铁(Fe(II))可活化亚硫酸根(SO₃ ^2-)，反应产生硫氧自由基，羟基自由基以及单线态氧，这些活性物质高效氧化水中的有机砷，最终生成以As(V)为主的无机砷，再利用碱性条件下，硫化亚铁本身对无机砷的良好吸附作用，吸附产生的无机砷，以达到有机砷与无机砷同步去除，恢复水质的目的。

本发明的优点：

一、本发明所提出的技术，与现有技术相比，具有显著的经济性、普适性、高效性、以及操作简便等特点。本发明所采用的原料，均为廉价易得的材料，硫化亚铁采用的是商业购买的，含量≥70％，价格低廉；相比于过硫酸盐，亚硫酸盐无毒无害，已被国家正式列入饮用水还原剂产品目录，其中亚硫酸钠在许多化工行业都有应用，是一种常见的廉价工业产品，并且化学性质稳定，运输、储存方便。

二、本发明与其他现有工艺相比，无需多次投料，操作简单，除砷效率高，效果稳定。

三、本发明与铁盐/亚硫酸钠氧化吸附相比，无需多次调节溶液pH值，根据本发明规定所投加的亚硫酸钠的量会使溶液pH值基本为7.5附近。

四、本发明与芬顿法相比，亚硫酸钠远比双氧水易于保存，且氧化条件温和，不致于杀死细菌，属于环境友好型技术；

五、本发明与单纯吸附法相比，本发明处理效率高，对有机砷的处理一步到位，效果稳定。

本发明适用于去除水中的有机砷。

附图说明

图1为废水中有机砷的降解和去除路线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

取含洛克沙胂(20mg/L)废水150毫升，向其中投加0.2g/L的亚硫酸钠，硫化亚铁的浓度分别为0.5、1、1.5、2、2.5g/L，将混合溶液置于磁力搅拌器中，反应温度为室温(22-25℃)，转速为500转/分钟，反应60分钟，静置过滤，完成废水的处理。结果表明，2.0g/L的硫化亚铁处理效果最好。

实施例2

取含洛克沙胂(20mg/L)废水150毫升，向其中投加2g/L的硫化亚铁，亚硫酸钠的浓度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g/L，将混合溶液置于磁力搅拌器中，反应温度为室温(22-25℃)，转速为500转/分钟，反应60分钟，静置过滤，完成废水的处理。结果表明，结合成本以及有机砷去除效果，0.2g/L亚硫酸钠处理效果最好。

实施例3

取含洛克沙胂(20mg/L)废水150毫升，向其中投加2g/L的硫化亚铁，0.2g/L的亚硫酸钠，并加入1mmol/L的不同种类的阴离子(硝酸根离子、氯离子、碳酸氢根离子)将混合溶液置于磁力搅拌器中，反应温度为室温(22-25℃)，转速为500转/分钟，反应40分钟，静置过滤，完成废水的处理，结果表明，硝酸根离子对有机砷去除几乎没有影响，氯离子和碳酸氢根离子会抑制反应进行，但是有机砷还是得到了较好的去除。

实施例4

取含洛克沙胂(20mg/L)废水150毫升，向其中投加2g/L的硫化亚铁，0.2g/L的亚硫酸钠，并加入100mmol/L的不同种类的淬灭剂(叔丁醇、甲醇、L-组氨酸)将混合溶液置于磁力搅拌器中，反应温度为室温(22-25℃)，转速为500转/分钟，反应40分钟，静置过滤，完成废水的处理。因为叔丁醇可以淬灭羟基自由基，甲醇可以淬灭硫酸根自由基与羟基自由基、L-组氨酸可以淬灭硫酸根自由基与羟基自由基以及单线态氧。结果表明，同浓度的叔丁醇、甲醇、L-组氨酸对反应的抑制作用逐渐增强，表明反应体系中起作用的活性物质包括了硫酸根自由基与羟基自由基以及单线态氧。

实施例5

取含洛克沙胂(20mg/L)废水150毫升，向其中投加2g/L的硫化亚铁，0.2g/L的亚硫酸钠，将混合溶液置于磁力搅拌器中，反应温度为室温(22-25℃)，转速为500转/分钟，反应40分钟，静置过滤，完成废水的处理，结果表明，溶液中的无机砷以As(V)为主，总砷得到了去除，有机砷的去除率在99％以上，无机砷的去除率在70％以上。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种含有机砷废水的处理方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)在含有机砷的废水中加入亚硫酸钠，调节pH为7-8；

(2)对步骤(1)中的废水加入硫化亚铁，搅拌混合均匀；

(3)过滤除去滤渣，得到处理后的有机废水。

2.如权利要求1所述含有机砷废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硫化亚铁为含量≥70％硫化亚铁，粒径≤75μm。

3.如权利要求1所述含有机砷废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌混合时间为40～60min。

4.如权利要求1所述含有机砷废水的处理方法，其特征在于，步骤(3)中，所述过滤处理为采用孔径为0.2～0.25μm的有机滤膜过滤。

5.如权利要求1所述含有机砷废水的处理方法，其特征在于，所述硫化亚铁的投加量为0.5～2.5g/L，亚硫酸钠的投加量为0.1～0.5g/L，硫化亚铁与亚硫酸钠质量浓度比优选为10:1。