去除废水中的砷与硫酸盐 文献翻译

学校代码：

学号：

HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING

文献翻译

题目去除炼铜工业废

水中的砷与硫酸盐

学生姓名李福举

专业班级资源环境科学1241班

学号201210410109

院（部）资源与环境学院

指导老师

完成时间

化学工程期刊141 (2008) 89–98

去除炼铜工业废水中的砷与硫酸盐

C. Ahmed Basha a,∗, S. Josephine Selvi b, E. Ramasamy c, S. Chellammal a

a Central Electrochemical Research Institute, Karaikudi 630 006, India

b R.V.S. Engineering College, Bangalore, India

c Coimbatore Institute of Technology, Coimbatore, India

摘要

来自含砷矿石加工流程中的污废水可能有不同含量的三价砷，五价砷，氧离子，亚砷酸盐和砷酸盐。现在工业采用的是砷酸铁沉淀法（铁盐法），使用这种方法产生的问题是有大量的污泥形成。砷酸铁沉淀的有效pH范围为4—8，但是废水的pH仅为约0.6，硫酸盐的浓度会高一些。因此，需要加入碱提高pH，使砷酸铁形成沉淀，也因此消耗了更多的碱。化学物质的添加可能会提高总溶解固体的含量。

这项研究的目的在于去除来自冶金工业中通过电渗析，电离子交换以及电凝技术产生的废水中的砷化物（废水中包括其他重金属在内的污染物浓度范围为1000-2000mg/L）。使用电渗析法，在电流密度为2A/dm2时，砷的去除率达到91.4%，硫酸盐达到37.1%。使用电离子交换技术，在电流密度为3A/dm2时，砷的去除率达到58.2%，硫酸盐的去除率为72.7%。使用电凝技术，在电流密度为1.5A/dm2时，砷的去除可达到低于原子吸收光谱仪的检出限。通过结合电离子交换技术和电凝技术，可使提高pH所消耗的碱的量有效降至最小化。

关键词: 砷电渗析离子交换电凝术

1．引言

在提炼开采的矿石时，冶金工业废水中的铅，铜，锌，金，银[1]，砷及砷的化合物等金属元素以溶解物的形式进入到河流。

因为砷会造成皮肤癌，肝癌，肺癌，胃癌或膀胱癌，它成了一个国家头疼的大

难题[2,3]。由于砷化物的致癌性，现在的目标应该是尽可能的使砷污染水零暴露。世界卫生组织将50ug/L作为饮用水中砷含量的最大含量，10µg/L作为暂时的一个指导标准[4]。美国环保局把这个标准作为污染物含量的最大限度，并考虑把总砷含量从2 ug/L到20 ug/L作为一个标准。

来自含砷矿石工业过程的废水可能有不同含量的三价砷，五价砷，氧离子，亚砷酸盐和砷酸盐。存在的金属离子例如铜离子，铅离子，镍离子和锌离子，形成微量可溶的金属砷酸盐限制砷的溶解。当砷没有被回收时，在处理前应该将砷以固体化合物的形式从含砷废渣中去除。砷的多种价态是砷去除有障碍的一个基本事实。无机砷主要以亚砷酸盐和砷酸盐的形式存在于污染水中。无论是纯天然还是废水水资源的pH范围中，亚砷酸盐的毒性更大，亚砷酸盐较砷酸盐，毒性更大，更容易反应，更难有效去除[5]。当砷以五价形式存在时，砷最稳定或能够最有效的去除。使用铁使砷化物沉淀从而去除废水中的砷是当前砷去除方法的优先选择，现在，砷的固化/稳定化将成为砷去除的一个清晰明确的工艺[1]。

通过沉淀去除废水中的砷化物是一种通用的方法[6]，典型的沉淀物是硫酸砷，砷酸钙或砷酸铁，这每一种沉淀都将pH限制在它溶解度最小的值的范围。例如，高pH值得废水中，砷酸盐离子呈现最低平衡浓度时，砷酸钙是稳定的，而砷酸铁只在低pH值时是稳定的。然而，溶液中砷酸钙的稳定性因受大气中二氧化碳的影响而变化，砷酸钙反应形成碳酸钙和砷氧化物[6]。冶金工业废水中的砷化物通过与三价铁的沉淀被去除，当三价铁和五价砷浓度高而酸碱度低时，形成砷化铁，socordite[7]，FeAsO4.2H2O，当低浓度五价砷而高浓度三价铁时，形成砷和氢氧化铁的共沉淀。固体沉淀最常谈到的是砷酸铁与FeAsO4·Fe(OH)3 [8]。

实验室研究表明，通过凝固[9,10]或膜技术[11]可以充分满足砷浓度在2-20ug/L的标准。现在工业采用的是砷酸铁沉淀法(铁盐法)，使用这种方法产生的问题是有大量的污泥形成，形成沉淀最有效的pH范围是4-8，但污水的pH仅有约0.6，因此为形成有效沉淀就必须要加入一种碱提高pH的值。由于碱的消耗增加，硫酸盐的浓度也将增加。化学物的添加可能会提高总溶解固体的含量，因此处理后污水的总溶解固体含量没有减少。.

当前研究的主要目的是发展有效的处理工艺，去除常见冶金工业废水中的砷酸

盐和硫酸盐。进入河流的污染物包括其他重金属阳离子在内的浓度范围是1000-2000mg/L。研究人员正在考虑结合电渗析[12,13]或电离子交换技术[14-22]以及电凝技术[1,9,23,24]使废水中硫酸盐的产生达到最小化。

2 材料与方法

2.1 材料

实验中使用的化学物品都是分析纯级别的，使用的来自工业中的实际废水的特性如表一所给。电离子交换技术中使用的离子选择性透过膜为NEOSEPTA阴离子交换膜和AmberliteIRA-400强碱阴离子交换树脂。

图1.实验设备图示

表一

废水特性（PH0.6和温度，T=30◦C）

特性数值（mg/L）

pH 0.6

色度浅天蓝色

总悬浮颗粒物(TSS) 8760

总溶解固体(TDS) 83,672

酸度74,871

碱度BDL

SO42-49,136

油脂BDL

砷1628

鉍85

镉24

钴0.04

铬 2.3

钼93

铁188

铅 4.6

镍12

锑 1.5

锌142

2.2试验装置和程序

2.2.1电渗析分离过程

该膜技术实验装置原理如图一所示，它包含有一个特意设计的有效膜面积为7 cm × 7 cm 的电渗析单元，电渗析装置是一个池型过滤装置，分成阳极室，中间池，阴极室三部分，每个反应室的几何尺寸是7 cm × 7 cm × 1.5 cm，阴极是7 cm × 7 cm的不锈钢板区，阳极用涂有贵金属氧化物（TiO2 和RuO2）的40 cm2的钛网，镶嵌在聚氯乙烯的框架中。在两个离子交换膜的分隔下，阳极室和阴极室中间形成中间池或废水池。由于膜将反应区分隔成小反应室，分离的液体被作为阳极电解液和阴极电解液。被处理的污水作为阴极液，低浓度的硫酸溶液（0.05N）被作为阳极液并提供电解电导率。

按照计划第一步，废水通过蠕动泵从废水池进入中间池，然后通过阴极室进行一次循环。阴极室的出水被送进过滤装置，沉淀被滤出，然后再次进入污水蓄水池（容量约为500ml）