三氯化铁和硫酸亚铁除砷的比较研究

在 pH 值为 8、n（ Fe） / n（ As） = 2、反应时间为 60 min 的条件下，采用三氯化铁处理模拟含砷废 水； 在 pH 值为 7、n（ Fe） / n（ As） = 1. 5、反应时间为 30 min 的条件下，采用硫酸亚铁处理模拟含砷废 水。并对各个试样中的滤液和滤渣分别进行测 定。其结果见表 1。
分别取 100 mL 模拟废水置于若干个烧杯中， 按照 不 同 的 n （ Fe ） / n （ As ） 比 例，依 次 加 入 w（ FeCl3 ） 为 35% 的三氯化铁溶液，用固体氢氧化 钠调节 pH 值为 8，搅拌 1 h，过滤； 在其他对比试 验的烧杯中，按照不同的 n（ Fe） / n（ As） 比例加入 硫酸亚铁，用氢氧化钠调节 pH 值为 7，搅拌 0. 5 h， 过滤； 测各个样品滤液中的砷含量，计算砷去除 率，结果见图 2。
蒋明磊等 . 三氯化铁和硫酸亚铁除砷的比较研究
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为 2 时的砷去除率和硫酸亚铁在 n（ Fe） / n（ As） 为 1. 5 时的砷去除率均能达到 99% 以上。 2. 3 反应时间对砷去除率的影响
分别取 100 mL 模拟水样置于若干个烧杯中， 按照 n（ Fe） / n（ As） 为 2 加入 w（ FeCl3 ） 为 35% 的 三氯化铁溶液，用固体氢氧化钠调节 pH 值到 8； 在其他对比试验的烧杯中，按照 n（ Fe） / n（ As） 为 1. 5 加入硫酸亚铁，用氢氧化钠调 pH 值为 7。各 个试样分别反应不同的时间过滤，测各个试样滤 液中的砷含量，计算砷去除率，结果见图 3。
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并进一步实现尾气中 SO2 和酸雾的超低排放。
北京： 化学工业出版社，19，袁纪文． 超重力技术在硫酸尾气脱硫中的
到 97% 以上，渣量比使用硫酸亚铁时要小 40% 左 右［9］； 但是并未解决后续污水处理问题。
法［1 － 3］。其中化学沉淀法和吸附法是工业应用较 成熟的方法［4］。FeCl3 作为絮凝剂处理低浓度含 砷废水时，砷去除率高于 98%［5］； 石灰 － 硫酸亚 铁法处理硫酸厂的含砷废水，经二次处理后其砷 去除率大于 98. 5%［6］。Shen Y. S［7］比 较 了 氧 化 钙、硫酸亚铁、三氯化铁的除砷效果，发现三氯化 铁的除砷效果最好。Meltem Bilici Baskan 等［8］分
Abstract： Desulphurization technologies for treatment of sulphuric acid plant tail gas in China，such as ammoniaacid process，sodium-alkali process，new catalytic method，activated coke and organic amine processes are described，with respect to their working principle，processes，characteristics and other aspects． Preliminary recommendations about choice of tail gas desulphurization technology are given to sulphuric acid manufacturers． Key words： sulphuric acid production； tail gas treatment； desulphurization technology； process selection
2 试验结果与讨论
通过对比考察了三氯化铁和硫酸亚铁除砷过 程中 pH 值、n（ Fe） / n（ As） 、反应时间对砷去除率 的影响。 2. 1 pH 值对砷去除率的影响
分别取 100 mL 模拟废水样品置于若干个烧杯 中，依次边搅拌边缓慢加入 w（ FeCl3 ） 为 35% 的三 氯化铁溶液［n（ Fe） / n（ As） = 1. 5 ∶ 1］，用固体氢氧 化钠调节到不同的 pH 值，搅拌 1 h，过滤； 在其他 对比试验的烧杯中，依次边搅拌边缓慢加入硫酸亚 铁溶液［n（ Fe） / n（ As） = 1. 5 ∶ 1］，用固体氢氧化钠 调节到不同的 pH 值，搅拌 1 h，过滤； 测定各个样 品滤液中的砷含量，计算砷去除率，结果见图 1。
FeSO4
99. 97 22. 38 6. 59 7. 52 0. 99 1 855. 85 575
使用三氯化铁和硫酸亚铁处理高浓度含砷 （ V） 模拟废水，三氯化铁砷去除率为 99. 92% ，硫 酸亚铁的砷去除率为 99. 97% ，硫酸亚铁的砷去 除率稍高。比较发现，三氯化铁的用量较硫酸亚 铁少，产生的含砷沉淀物量减少约 23% ，可以缓 解渣堆场的问题，这给工业应用上的后续处理带 来一定的便利。但是，从经济性考虑，使用三氯化 铁的成本较硫酸亚铁高，而且由于三氯化铁中含 有大量的氯离子，处理后废水中氯离子含量和硬 度均较高，这将给处理后废水的达标排放产生严 重影响，相比之下用硫酸亚铁处理后废水中氯离 子和硬度均已能达标排放。
1 试验方法
用砷酸三钠（ Na3 AsO4 ·12H2 O） 配制 ρ（ As） 为 2 788 ～ 4 139 mg / L（ 每次配制的具体浓度有所 不同，使用前进行测定） 的五价砷模拟废水，以此 代替实际废水。总砷的测定方法有溴酸钾容量 法，二乙基二硫代氨基甲酸银光度法。试验的具 体步骤为： （ 1） 每次取一定体积的模拟废水于干 净的烧杯中，测定 pH 值； （ 2） 加入除砷药剂； （ 3） 用固体氢氧化钠调节 pH 值至固定值； （ 4） 反应一 定时间至反应完全后，过滤泥浆，并对滤液和沉淀 物进行分析测定。
水的工艺条件。试验结果表明，在最佳条件下三氯化铁砷去除率为 99. 92% ，硫酸亚铁的砷去除率为 99. 97% ； 三氯化铁的用量少
且产生的含砷沉淀物也较少。但由于三氯化铁中氯离子较高，导致滤液中氯离子严重超标，不利于废水的达标排放。因此，硫酸
亚铁更适合处理工业高浓度含砷废水。
关键词： 废水 砷 脱除 三氯化铁 硫酸亚铁
中图分类号： TQ110. 9
文献标识码： B
文章编号： 1002 － 1507（ 2012） 05 － 0045 － 04
砷是一种有毒的类金属，砷的矿物质形式有 200 种以上，自然条件下堆放时，较稳定的砷化合
别用三氯化铁，硫酸铁和硫酸亚铁除砷，结果表明 Fe3 + 比 Fe2 + 的砷去除率高。鄢红艳等人考察了
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硫酸工业
2012 年第 5 期
有些企业为了减少除砷过程中产生含砷废渣 的数量和后续处理的费用，而选用三氯化铁来作 为除砷药剂。使用结果表明，三氯化铁除砷确能 减少含砷废渣的数量，但会使废水中三氯离子含 量增加。基于此，本试验采用三氯化铁和硫酸亚 铁作为化学沉淀药剂，对三氯化铁和硫酸亚铁处 理高浓度模拟含砷废水的工艺条件进行比较，为 工业处理含砷废水提供了基础数据。试验结果清 晰表 明，采 用 三 氯 化 铁 除 砷 将 使 除 砷 后 水 中 的 TDS 和氯离子大量增加，导致废水的达标排放受 影响，并且可能威胁设备的安全。
图 2 n（ Fe） / n（ As） 对砷去除率的影响 由图 2 可 以 看 出，采 用 三 氯 化 铁 除 砷，当 n（ Fe） / n（ As） 为 2 时，砷去除率达到 99% 以上，当 n（ Fe） / n（ As） 继续增大，砷去除率变化不大； 采用 硫酸亚铁除砷，当 n（ Fe） / n（ As） 为 1. 5 时，砷去除 率可达到 99. 9% 以上，当 n（ Fe） / n（ As） 继续增大， 砷去除率变化不大。三氯化铁在 n （ Fe） / n（ As）
（ 1. 中南民族大学环境科学与工程研究所，中南民族大学化学与材料科学学院 / 催化材料科学国家民委— 教育部共建重点试验室，湖北武汉 430074； 2. 大冶有色金属集团控股有限公司冶炼厂，湖北黄石 435005）
摘 要： 分别采用三氯化铁和硫酸亚铁作为化学沉淀除砷药剂，比较研究了三氯化铁和硫酸亚铁处理高浓度模拟含砷（ V） 废
图 3 反应时间对砷去除率的影响 由图 3 可以看出，采用三氯化铁除砷，当反应 时间大于 60 min 后，砷去除率都在 99% 以上，且 上升缓慢； 采用硫酸亚铁除砷，当反应时间大于 30 min 后，随着反应时间的增加砷去除率开始下 降，而在反应 90 min 后下降最明显。
3 三氯化铁和硫酸亚铁除砷工艺的比较
收稿日期： 2012 － 05 － 24。 著者简介： 蒋明磊，女，中南民族大学在读硕士研究 生，研究方向为水污染控制化学。电话： 13469966989； E-mail： rizihenanjing@ yahoo． com． cn。 ※基金项目： 武汉市重点项目（ 201160638173） 。 ※※ 通 信 联 系 人： 杜 冬 云。电 话： 13871538801； Email： dydu666@ yahoo． com． cn。
［1］ 汤桂华，赵增泰，郑冲 . 化肥工学丛书： 硫酸［M］.
工业化应用［J］． 硫酸工业，2011（ 5） ： 48 － 52．
Technical progress in treatment of sulphuric acid plant tail gas in China
ZHANG Yilin
（ National Chemical Sulphuric Acid and Phosphate Fertilizer Design Technology Center，Nanjing，Jiangsu，210048，China）
pH 值是影响三氯化铁和硫酸亚铁除砷的重 要因素［10］。由 图 1 对 比 发 现，采 用 三 氯 化 铁 除 砷，当 pH 值 小 于 5 时，砷 去 除 率 较 低 （ 低 于 90% ） ，随着 pH 值升高，砷去除率也随之升高，在