含砷废水净化剂的制备及其应用研究

一 第 1 4卷 1995 盎 第 1期、 1月 环 境 化 学 ENVIRONMENTAL CHEMISTRY Vo1． 】4． No． I January 1995 含砷废水净化剂 备及其应用研究 陶羞成 宫世国 邵明望 章永宏 — — — ～ 徽 磊j 弯 学系，芜湖．2410D0) 车^文描述了用黄铁矿和还原 或其代用 原料制备吉砷废水篓剂7-- I ‘化亚蛱的新方法．蓑得了崩备的最佳条件，探H了其在言辞废水趾理中的应用条件和 有益好的开发应用剪量· 关■调 砷，废水处理．黄铁矿 馥獬 争 魄1 I 含砷废水的处理方法已有不少，但又各有一定的优缺点 ]．近些年来，人们发现硫 化亚铁除砷效果很好[ 然而，硫化亚铁价格较贵，限制了其在废水处理中的应用 ．所 以，人们在积极设法降低其生产成本[8]，或寻找其代用品0 - ． 我们通过大量实验，发现用天然黄铁矿与还原铁粉或其代用品混合后加热反应，其 产物具有很好的除砷效果 ．本文对该产品的制备及其在含砷废水处理中应用的条件进行 了较全面的研究 ．结果表明，该产品生产工艺简单，成本低廉，用于处理含砷废水，具 有工艺简单，效率高，费用低等优点 ．因此，有着很好的开发应用前景 ． 实 验 部 分 1 主要仪器 721型分光光度计 (上海第三分析仪器厂){PHS-3型酸度计 (厦门分析仪器厂)}马 福炉，用err．D4型调节式测温毫伏计控制温度}电动搅拌器；砷化氢发生器等． 2 主要试剂与材料 三氧化二砷 (进口)、砷酸钠、还原铁粉、二乙基二硫代氨基甲酸银等试剂，均为分 析纯试剂 ． 实验用含砷水样 (或称废水)系用三氧化二砷或砷酸钠的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 溶液稀释而成，其pH 值用盐酸或氢氧化钠溶液调节． 黄铁矿样是将取 自安徽铜陵某矿的黄铁矿石 (含硫量≥30 )，经破碎，细磨成不同 粒度而成 ． 3 实验方法 · 93届幸科 毕业生 维普资讯 http://www.cqvip.com 1期 陶秀成等：古砷废水净化剂的制备及其应用研究 8l (1)净化剂制备 将黄铁矿样和还原铁粉按一定比例混台均匀，放入马福炉中加热， 控制反应温度和时间，即得净化剂产品 ． (2)净化剂除砷实验 称取一定量净化剂产品，放入盛有 100叫含砷水样的烧杯中， 搅拌 30min．过滤，取滤液测定砷含量，计算砷去除率 ． (3)分析测定 pH值的测定采用玻璃电极法，砷的测定采用二乙基二硫代氨基甲酸 银比色法 ． 结 果 与 讨 论 1．反应温度与除砷效率 在净化剂制备过程中，反应温度对产品的除砷效率有很大影响．如图 l所示 ．由图 1可见，反应温度在 200 350'C之间，其产物的除砷效率最高． 一 鲁 进 咐 董 圈 l 反应温度与产物除砷效率 n} 1 The relationship between reaction temp~ature and afsen 一rer ving efficiency of product 每百份黄铁矿与还 原杖粉 的比髑 圈 2 反应钫配比与产物的豫砷效率 Fl妞．2 The relationsltip bet~veen propo~onin8 and ar自甘lic_ o ng efficiency of product 2．原料配比与除砷效率 原料的配比不同，其产物的除砷效率是不相同的．黄铁矿 (P)与还原铁粉 (Fe)的 比例分别为 1 00·10，100 z 20，100 l 30，100 l 35和 100·40的实验结果如图2所示 ． 尽管各组的实验条件不同，但表现的规律是一致的，即随还原铁粉比例的增加，除砷效 率也增加，但还原铁粉比例太大时，除砷效率反而下降，以 100·35的配比为除砷效率 最高．这与黄铁矿样含有≥30 的硫或反应按 FeS。+Fe—： 2Fes进行是一致的． 3．粒度与除砷效率 还原铁粉的粒度小于 100目，用不同粒度的黄铁矿样与还原铁粉反应，其产物的除 砷效率是不同的 ．实验表明，黄铁矿粒度越细，除砷效率越高 ．实验结果列于表 1中 ． 维普资讯 http://www.cqvip.com 环 境 化 学 14卷 衰 1 粒度与除砷(Ⅲ)效率的关系 Table 1 The relationship between panicle size and azsenic(Il1)一removing effic~vncy of product 睁化剂用量 原术浓度 处理后浓度 去除率 黄铁矿粒度 一 (g) (ppm) (ppm) ( ) ≤ 】．Omm 】_O0 20．0 2．O0 90．0 ≤60目 l_00 20．0 0．94 95．3 ≤ l0O目 】_0O 2m O ～0 ～1O0 4．废水pH对除砷效率的影响 用制得的产品来处理含砷废水，其除砷效率与废水韵 pH值有关 ．实验表明，pH在 2—1l的范围内，随pH的增大，除砷效率降低，即出水砷浓度增大，如图 3所示 ．净化 剂在除砷的同时t对废水的pH值还有一定的调节作用．会使废水的低pH值升高，高pH 值下降，变化的大小随净化剂用量而递增 ．实验结果见表 2． 。 。 f 嚣{。。 } l 图 3 pH对除砷的影响 n |．1 The effect of pH o／1 ar宣enie_坤moy．mg 衰 2 废水处理前后的pH变化 Treble 2 The changes of pH in the westewalrer befo'~ and a treatt~ nt As(OD AS(V) 睁化利用量 处理蓠 处理后 j争化剂用量 赴理前 处理后 (5) 口H 口H (g) 口}I pe 工 5l 4．00 2．66 4．83 3．B5 5．33 3．44 5．14 4．50 5．77 4．26 6．42 0．100 6．73 6．06 0．100 5．60 6．89 I 8．00 6．34 6．50 7．29 9．50 23 8．07 7．85 10．B3 9．●5 lm 09 7．93 维普资讯 http://www.cqvip.com 1期 陶秀成等：含砷废水净化剂的制备及其应用研究 83 续衰 2 As (1IO As (v) 净化剂用量 处理前 ． 处理后 净化剂用量 处理前 处理后 (g) nH DH (B) nH 0．1060 3． 7 0．】088 8．{0 0．2068 {．{ 0．2089 8．15 O．3190 2．9 4．99 0．3945 1O．2 7．90 0．{128 5．02 0．6062 ．1{ 0．5I78 5．00 0．085目 6．95 5．搅拌时间与除砷效率 事实上，随净化剂用量、粒度、溶液 pH值等因素的不同，砷去除率随搅拌时间的变 化情况是不同的．较小量的净化剂在一定pH值下其除砷率随搅拌时间的变化情况如图 4所示．由图 4可见，随搅拌时间的延长，砷去除率升高．并且，开始时变化较快，随后 渐慢，最后趋于极限 ． 围 ● 搅拌时间的影响 飚 ．‘ The effect ofthe stiffingtime on arsenic-removing efficiency 净让剂用量 (g) 围 5 净化荆用量与除砷效果 F ； Th*relationship between do~age of the cleaning agent¨ d~r$entc--remOvillg efficiency 6．净化剂用量与除砷效果 其它条件一定时，砷去除率随净化剂用量的增加而迅速升高，并趋手极限—— 100％ 的去除率，如图 5所示．由图 5可见，对 20ppm的砷 (V)溶液，净化荆用量为 3‰时， 其去除率已近 100 ． 此外，我们还用过量的净化剂，重复使用处理砷溶液，效果更好 ．表 3给出了 0．8897g净化剂反复使用 5次处理 20ppm砷 (V)溶液的结果 ．每次lOOml废水，结果都 是几乎 100 的去除率 ． 7．用代用品制备净化剂的除砷效果 还原铁粉价格相当贵，为了进一步降低成本，我们利用一种天然矿物 (A)和一种工 维普资讯 http://www.cqvip.com - 84 环 境 化 学 业废渣 (B)用适当方法处理后，分别代替还原铁粉，与黄铁矿在不同条件下制得净化剂 其除砷效果仍然不差，有的甚至更好一些，见表 4． 衰 3 过量净化剂重复使用的除砷结果 TtbIe a The resuR of repeated ues of excessive cleanin8 asent ● 处理后砷 (v)浓度 次 序 处理前 pH 处理后 pH 去除草 ( ) (ppm) 第一次 2．65 5．37 ≈0 ≈100 第二次 2．51 5．44 ≈0 ≈l00 第三次 2．56 4．85 ≈0 ≈l00 第四抓 2．63 {．00 ≈0 ≈1 00 第五抓 2．{6 {．83 ≈0 ≈100 衰 4 代用品翩备净化剂的实验结果 Table 4 The experimental z-esulZs of tne~eanthg aBont prepared with 801110譬ubnimt髑 As (111) As f Y) 样品重量 处理前浓度 处理后浓度 样品重量 处理前浓度 处理后浓度 (g) (ppm) (ppm) (g) (ppm) (ppm) 0．1 03 2．3 0．1 028 B．5 0．1025 2．5 0．1030 ．0 0．1000 0．8 0．1020 5．6 0．1025 20．0 0．6 O．1021 20．0 5．B ● 0．1008 O．5 0．1028 4．1 0．1031 16．0 0．1200 1{．{ 0．0006 11．6 0．1O31 10．6 0．1117 B．2 0．1052 11．B 。 1034 0．6 0．1082 7．7 结 论 1．以黄铁矿为基本原料，与还原铁粉或其代用品在一定条件下反应，可制得以硫化 亚铁为主要成份的净化剂 ．这种净化剂能有效地去除水溶液中的砷，使出水砷含量达到 排放标准 (O．5ppm)或饮用水标准 (0．04ppm)，甚至更低 ． 2．制备这种净化剂的原料来源广，价格低廉 生产工艺简单，成本小，产品价格不 会高 ．将其应用于含砷废水的处理，具有用量少，效率高，流程短，设备简单，操作简 便 ，费用低等优点 ．因此，具有很好的开发应用前景 ． 维普资讯 http://www.cqvip.com 1期 陶秀成等 ：含砷废水净化剂的制备及其应用研究 85 参 考 文 献 郭万精，1983．含砷废水时治理技术 ．中国环境科学 ，0(6) ；43 《环保工作者实用手册 编写组 ，1984．环保工怍者实用手册 ．冶盘工业出版杜， 郑志明，I988．化学絮凝法处理古砷、氟酸性废水工艺之研究 ．沈阳化工，(1) 赵宗、等 ，1988．硫酸生产废水除砷工艺的研究 ．中国环境科学 ，8 (6) 一6a 傅贤书，19船．含砷废水的斑化铁处理 ．环境化学，1(1) -50 汪群慧．1 989．古砷废水处理新方法．环境导报，(6) ，8 韩百光，1992．硫酸污水治理新工艺研究 ．环境工程 ，l0(1) 一1 黄琼玉等 ，1984．硫铁矿糊硫化铁机理 的韧步探讨 ．化学学报 ．n (2) 一1 30 傅贤书等 ，1981．无摅戤黄铁矿在重盘属废水处理 中时应用 ．环境化学．10(5) 第一版 ，北京 ，484 32 韩百兆 ．1992-尾砂除砷 (Ⅲ)研究 ．环境化学，t1({) ，61 t 污染源毵一监涮分析方法编写组 ，1983．污染蔼统一监测分析方法 (废水部分)．技术标准出版杜，北京 ，第 一 板 1993年 9月6日收到 ． PREPARATION AND APPLICATION OF A CLEANING AGENT OF ARSENIC W ASTEW A1日 t Tao 咖 Ctmg 咖 8boo Mmgw~m9 Z／~ag 埔 (Dcpaztyaem of Chem~try，Anhui Nccmal Univer~ty，W ubu，841000) A璐 TACT This paper discxibed a new method to prepare a cleaning agent FeS． by using pyrite and re- due~d iron powder or substitutes for removal of arsenic from wpstewater．The optimums of prepa— ration w盯e obtained． Th e O0nd坩 0璐 and factors m at have influences On the agent to rem ove ar— senic from wastewater were discussed． The results showed that the production and application of the agent are simple，effective and econcmaica1． Th erefore．there is a good spectacle of ope ning up and ap cation． Keywo~ s：ar~nic, wastewater removal， pyrite． ⅢⅢⅢ⋯ⅢⅢⅢⅢⅢ 维普资讯 http://www.cqvip.com