申请日2017.07.11
公开(公告)日2017.10.20
IPC分类号C02F9/08; C02F101/10
摘要
本发明涉及一种强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，属于工业强酸性废水污染治理技术领域。本方法包括：将硫化剂添加至含As(V)的强酸性废水中，混合，得混合液，将混合液暴露于紫外光下，直至产生絮状沉淀，然后进行固液分离，得到沉淀和处理后的溶液，其中，所述强酸性废水中As(V)与硫化剂中硫离子的摩尔比为1：(1～30)。本发明强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，具有操作简单、反应时间短、五价砷去除率高、硫化剂用量少、沉渣易于分离等优点。通过紫外光照射，可将As(V)的去除速率提高200倍，在合适的硫与As(V)配比下，可将As(V)的含量降至50μg/L以下，形成的沉淀颗粒物的粒径达到1000μM左右，易于固液分离。
权利要求书
1.一种强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，其特征在于，包括：
将硫化剂添加至含As(V)的强酸性污水中，混合，得混合液，将混合液暴露于紫外光下，直至产生絮状沉淀，然后进行固液分离，得到沉淀和处理后的溶液，其中，所述强酸性废水中As(V)与硫化剂中硫离子的摩尔比为1：(1～30)。
2.根据权利要求1所述的强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，其特征在于，所述强酸性废水指在有色金属冶炼、硫酸生产及其它工业生产过程中产生的含砷废水中的一种或上述多种废水的混合液，且所述强酸性废水中溶液H+浓度大于10-3mol/L。
3.根据权利要求1所述的强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，其特征在于，所述强酸性废水中As(V)的浓度为0.01mg/L～50g/L。
4.根据权利要求1所述的强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，其特征在于，所述硫化剂为H2S、Na2S、K2S、SiS2、硫代乙酰胺及其它含有硫元素的无机或有机物中的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，其特征在于，所述硫化剂直接添加至含As(V)的强酸性废水中或所述硫化剂配置成浓缩液添加至含As(V)的强酸性废水中。
6.根据权利要求1所述的强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，其特征在于，所述混合包括震荡、超声或搅拌。
7.根据权利要求1所述的强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，其特征在于，所述紫外光包括有效波长为190～300nm的单波长、多波长或连续波长紫外光。
8.根据权利要求1所述的强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，其特征在于，所述紫外光的光照强度为1mM/cm2-10000mM/cm2。
9.根据权利要求1所述的强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，其特征在于，所述固液分离为砂滤、压滤、膜滤和离心分离中的一种或多种的组合。
说明书
一种强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法
技术领域
本发明涉及一种强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法,属于工业强酸性废水污染治理技术领域。
背景技术
我国诸多工业行业尤其在有色金属冶炼及硫酸生产过程中均产生含有极高浓度砷的强酸性废水(污酸)。据不完全统计，仅有色金属铜、铅、锌行业年排放强酸性废水400万吨，且呈逐年递增的趋势。此类废水具有酸性强(2%-20%，v/v)、排放量大和砷含量高等特点。砷具有高生物毒性，主要以三价砷(As(III))和五价砷(As(V))两种价态存在，属于我国优控污染物，在强酸性废水处理过程中必须对砷进行去除。目前，在强酸性废水除砷中应用最广泛的方法为中和沉淀法。其原理为运用CaO中和溶液酸度，并加入铁盐与砷形成共沉淀以达到除砷目的。该方法可产生大量低品位含砷废渣(CaSO4)，并存在中和药剂消耗大、二次污染、酸和砷难以回用及资源化等缺陷。
硫化法通过砷与硫离子(S2-)反应生成溶度积极小的硫化砷沉淀(As2S3)以实现砷的去除，该方法可得到沉淀性能良好的高品位砷沉淀，是实现强酸性废水中砷的资源化及酸液回用的潜在处理技术。然而，硫化法对强酸性废水中As(III)的去除效果良好，而对As(V)去除困难，存在去除速率慢、去除率低等缺陷，严重阻碍强酸性废水中砷和酸液的资源化及回用。在As(V)硫化去除过程中，As(V)首先与S(-II)反应生成一硫代砷酸(H3AsO3S)，在过量S(-II)存在下，H3AsO3S逐渐转化为As(III)，As(III)则与S(-II)快速反应产生As2S3沉淀。其中，H3AsO3S的生成和转化速率非常缓慢，为该反应的速率控制步骤，该步骤导致五价砷硫化去除困难。另外，利用硫化法去除As(V)所得的沉淀颗粒物的粒径较小，沉淀性能较差。因此，提高As(V)硫化去除过程中H3AsO3S的生成和转化速率、并增加沉淀颗粒物粒径，是实现As(V)硫化去除技术应用的关键。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题，提供一种强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法,本方法利用改进的硫化法去除强酸性废水中As(V)，操作简单、处理周期短、处理效果好、硫化剂用量少，可实现强酸性废水中酸液和五价砷的高效回用和资源化。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种强酸性废水中As(V)的高效硫化去除方法，包括：
将硫化剂添加至含As(V)的强酸性废水中，混合，得混合液，将混合液暴露于紫外光下，直至产生絮状沉淀，然后进行固液分离，得到沉淀和处理后的溶液，其中，所述强酸性废水中As(V)与硫化剂中硫离子的摩尔比为1：(1～30)。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述强酸性废水指在有色金属冶炼、硫酸生产及其它工业生产过程中产生的含砷废水中的一种或上述多种废水的混合液，且所述强酸性废水中溶液H+浓度大于10-3mol/L;
进一步，所述强酸性废水中As(V)的浓度为0.01mg/L～50g/L。
进一步，所述硫化剂为H2S、Na2S、K2S、SiS2、硫代乙酰胺及其它含有硫元素的无机或有机物中的一种或两种以上的混合物。
进一步，所述硫化剂直接添加至含As(V)的强酸性废水中或所述硫化剂配置成浓缩液添加至含As(V)的强酸性废水中。
进一步，所述混合包括震荡、超声或搅拌。
进一步，所述紫外光包括有效波长为190～300nm的单波长、多波长或连续波长紫外光。
进一步，所述紫外光的光照强度为1mM/cm2-10000mM/cm2。
进一步，所述固液分离为砂滤、压滤、膜滤和离心分离中的一种或多种的组合。
本发明的有益效果是：
在紫外光照射下，由H2S分解产生的·SH和·H自由基与强酸性废水中As(V)快速反应生成H3AsO3S，同时，H3AsO3S通过电荷转移过程迅速转化为As(III)，并形成As2S3沉淀。因此，紫外光打破了As(V)硫化去除过程中的速率控制步骤，解决了As(V)去除速率慢、去除率低的问题。另外，形成的·SH和·H自由基与沉淀颗粒物表面发生反应，中和颗粒物的表面电荷，使颗粒物之间相互凝聚，沉淀颗粒物的粒径增大，易于固液分离。