專利名稱：一種含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化為三氧化二砷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含砷廢水的回收利用與處理技術(shù)，它是利用含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化為三氧
化二砷的一種方法。
背景技術(shù)：
砷是一種劇毒物質(zhì)。砷及其化合物嚴(yán)重?fù)p害人類健康，會(huì)對(duì)人的心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)產(chǎn)生危害，己被美國(guó)疾病控制中心和國(guó)際防癌研究機(jī)構(gòu)確定為第一類致癌物。因此，中國(guó)、美國(guó)、日本等多個(gè)國(guó)家把砷列為優(yōu)先控制的水污染物之一。近年來，隨著礦山開采、冶金、陶瓷、皮革、農(nóng)藥等行業(yè)的快速發(fā)展，含砷廢水量日益增力口，砷對(duì)環(huán)境的排放與污染日益嚴(yán)重。處理含砷廢水主要方法有沉淀法、硫化法、萃取法、離子交換法、吸附法等方法。萃取法、離子交換法、吸附法主要用于處理低濃度含砷廢水，但過程復(fù)雜，處理成本高，工業(yè)應(yīng)用較少。含砷廢水普遍采用石灰中和鐵鹽絮凝沉淀法和硫化鈉沉淀法處理。石灰中和鐵鹽絮凝法處理渣量大，需要進(jìn)行固化處理，否則絮凝渣產(chǎn)生二次污染。硫化法是回收和處理含砷廢水的一種有效方法，但需要采用硫酸銅置換法進(jìn)一步處理硫化砷渣，其成本高、工藝復(fù)雜。利用含砷廢水制備三氧化二砷的方法專利(ZL200710035704. 2)采用采用了二氧化硫還原亞砷酸銅，過濾得到亞砷酸溶液和紅鹽(Cu3(SO3)2 · 2H20)，蒸發(fā)亞砷酸溶液得到三氧化二砷，加熱下氧化浸出紅鹽得到硫酸銅溶液。該方法缺陷是所得產(chǎn)品三氧化砷純度不高，所得紅鹽需要氧化浸出紅鹽才能得到硫酸銅。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種將含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化為三氧化二砷的方法，通過調(diào)節(jié)含砷廢水pH值去除廢水中Bi、Fe等金屬，加入硫酸銅，用堿調(diào)節(jié)pH值，使銅砷沉淀得到含銅砷混合物，用硫酸將銅砷混合物溶解得到含銅砷溶液，將SO2通入溶液中確保所有As ( V )被還原成AsdII )，得到亞砷酸與硫酸銅混合溶液，再對(duì)亞砷酸與硫酸銅混合溶液蒸發(fā)、結(jié)晶、洗滌、干燥后得到三氧化二砷粉末，洗滌后得到硫酸銅溶液，結(jié)晶母液返回制備銅砷混合物。具體過程為
A.在含砷廢水中加入堿中和，至pH值為2- 8，經(jīng)過過濾按銅與砷物質(zhì)的量之比為4:1-1:1加入硫酸銅,加堿調(diào)節(jié)溶液pH值為4 — 14,沉淀砷得到亞砷酸銅或砷酸銅,或其二者的混合物，用硫酸溶解，溶解后在溶液中通入二氧化硫還原得到亞砷酸溶液和硫酸銅溶液，將溶液中4價(jià)As還原為3價(jià)As ;
B.加熱蒸發(fā)亞砷酸和硫酸銅混合溶液，經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾得到含有三氧化二砷和硫酸銅的混合物；
C.用水溶解三氧化二砷和硫酸銅混合物，過濾、洗滌、干燥得到三氧化二砷。所用堿為氧化鈣、氫氧化鈉或氧化鈣、氫氧化鈉的水溶液。
用硫酸溶液溶解所得亞砷酸銅或砷酸銅，或其二者的混合物，所用硫酸濃度為5%-50%。用硫酸溶解所得亞砷酸銅或砷酸銅，或其二者的混合物后，加入亞硫酸鈉將溶液中4價(jià)As還原為3價(jià)As。B步驟加熱蒸發(fā)亞砷酸和硫酸銅混合溶液冷卻結(jié)晶過濾后濾液返回溶解亞砷酸銅或砷酸銅，或其二者的混合物。C步驟用水溶解三氧化二砷和硫酸銅混合物過濾后溶液在加入堿中和，經(jīng)過過濾加入中和后廢水中沉淀神；或蒸發(fā)結(jié)晶制備硫Ife銅。本發(fā)明利用含砷廢水轉(zhuǎn)化為具有重要用途的三氧化二砷，使含砷廢水得到回收與利用，與其它利用含砷廢水回收三氧化二砷方法相比，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省原料、成本降低、回收率高的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
取4. 8L銅冶煉洗滌煙氣后含砷廢水，廢水中硫酸濃度為15%，廢水成分如表I所示。用石灰乳調(diào)節(jié)廢水的pH至2. 05，迅速過濾廢水成分含量如表2所示。表I廢水成分/g · L-1
元素 As Cu Fe Zn 含量 +4. 13 |l. 41 |θ. 11 |θ. 62
表2石灰中和后廢水成分/g .L:1
元素 As Cu Fe Zn 含量丨3. 78 |l. 36 |θ. 08 |θ. 61
按銅砷的物質(zhì)的量的比為I. 5:1加入五水硫酸銅，攪拌使其充分溶解，加入氫氧化鈉
調(diào)節(jié)溶液PH值為8，沉淀后過濾得到亞砷酸銅沉淀。用濃度為15%的硫酸溶解亞砷酸銅沉
淀過濾得到的溶液成分如表3所示。表3硫酸溶解后溶液成分/g · L:1
元素 As Ca Cu Zn 含量 |26. 07 |θ. 37 |34. 55 !4. 68
在硫酸溶解后溶液中通入SO2使As ( V )被還原成As (III)，加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶
后過濾，得到三氧化二砷和硫酸銅的混合物。用水溶解三氧化二砷和硫酸銅的混合物后過
濾，洗滌，干燥后得到三氧化二砷粉末18. 9g，三氧化二砷純度為97. 2%。實(shí)施例2
取8. 33L銅冶煉洗滌煙氣后含砷廢水，廢水中硫酸濃度為10%，廢水成分如表4所示。用石灰乳調(diào)節(jié)廢水的pH至2. 05，迅速過濾廢水成分含量如表5所示。。表4廢水成分/g · L—1
元素 As Cu Fe Zn 含量 +4.41 |l. 53 |θ. 23 |θ. 87
表5中和后廢水成分/g · Γ1
元素 As Cu Fe Zn 含量 +3. 98 |l. 42 |θ. 12 |θ. 76
按銅砷的物質(zhì)的量的比為2:1加入五水硫酸銅，攪拌使其充分溶解，加入氫氧化鈉調(diào)
節(jié)溶液PH值為7. 8，沉淀后過濾得到亞砷酸銅沉淀。用濃度為12%的硫酸溶解亞砷酸銅沉淀過濾得到的溶液成分如表6所示。在溶液通入SO2還原,其成分如表7所示。表6硫酸溶解后溶液成分/g · L—權(quán)利要求
1.一種含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化為三氧化二砷的方法，是將廢水中砷沉淀后轉(zhuǎn)化為三氧化二砷，其特征在于包括以下步驟 A.在含砷廢水中加入堿中和，至pH值為2- 8，經(jīng)過過濾按銅與砷物質(zhì)的量之比為4:1-1:1加入硫酸銅，加堿調(diào)節(jié)溶液pH值為4 — 14,沉淀砷得到亞砷酸銅或砷酸銅,或亞砷酸銅和砷酸銅的混合物，用硫酸溶解，溶解后在溶液中通入二氧化硫還原得到亞砷酸溶液和硫酸銅溶液，將溶液中4價(jià)As還原為3價(jià)As ;或溶解后在溶液中加入亞硫酸鈉將溶液中4價(jià)As還原為3價(jià)As ; B.加熱蒸發(fā)亞砷酸和硫酸銅混合溶液，經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾得到含有三氧化二砷和硫酸銅的混合物； C.用水溶解三氧化二砷和硫酸銅混合物，過濾、洗滌、干燥得到三氧化二砷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化為三氧化二砷的方法，其特征在于A步驟堿中和所用堿為氧化鈣、氫氧化鈉或氧化鈣、氫氧化鈉的水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化為三氧化二砷的方法，其特征在于用硫酸溶液溶解所得亞砷酸銅或砷酸銅，或亞砷酸銅和砷酸銅的混合物，所用硫酸濃度為5%-50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化為三氧化二砷的方法，其特征在于B步驟加熱蒸發(fā)亞砷酸和硫酸銅混合溶液冷卻結(jié)晶過濾后濾液返回溶解亞砷酸銅或砷酸銅，或其二者的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化為三氧化二砷的方法，其特征在于C步驟用水溶解三氧化二砷和硫酸銅混合物過濾后溶液在加入堿中和，經(jīng)過過濾加入中和后廢水中沉淀神；或蒸發(fā)結(jié)晶制備硫Ife銅。
全文摘要
一種含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化為三氧化二砷的方法，是在含砷廢水中加入堿中和，經(jīng)過過濾加入硫酸銅，加堿調(diào)節(jié)溶液pH值沉淀砷得到綠色亞砷酸銅或砷酸銅，或其二者的混合物；用硫酸溶液溶解所得亞砷酸銅或砷酸銅，或其二者的混合物，溶解后在溶液中通入二氧化硫還原得到亞砷酸溶液和硫酸銅溶液；加熱蒸發(fā)亞砷酸和硫酸銅混合溶液，經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾得到含有三氧化二砷和硫酸銅的混合物；用水溶解三氧化二砷和硫酸銅混合物，過濾、洗滌、干燥得到三氧化二砷。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省原料、成本低、回收率高。
文檔編號(hào)C01G28/00GK102718259SQ20121019873
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者張勝華, 鄭雅杰, 龔昶 申請(qǐng)人:中南大學(xué)