一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法
技术领域
1.本发明涉及废水处理技术领域，更确切地说，它涉及一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法。
背景技术：2.砷(as)及其化合物具有高毒性与致癌性，会对生态环境和人体健康造成巨大的危害。水体中砷的污染是全球性问题，世界上有许多国家如孟加拉国、印度、南非、阿根廷、墨西哥和美国等均发生了严重的砷污染事件，我国也是砷污染最严重国家之一，据不完全统计，我国有近2000万人处于砷污染严重的生活环境。因此，如何降低工业废水中的砷含量，减少砷对人类和环境造成的危害，对生态环境、人体健康具有重大的意义。
3.目前，化工、冶金等行业会产生大量的含砷酸性废水，目前主要的处理方法为中和沉淀法、臭葱石法、硫化物沉淀法等。
4.中和沉淀法作为工业上应用较广的一种防法，其主要机理为向酸性含砷废水中添加碱性药剂，如氢氧化钠、氢氧化钙等，以此实现废液中ph值的提高，并以亚砷酸钙、砷酸钙等形式将溶液中的砷沉淀，方法简单，但需要将废液的ph调控至8-10左右，会消耗大量的碱性药剂，且沉淀速率缓慢。臭葱石法是通过向酸性废水中加入硫酸铁等铁盐，并将ph值控制在2-3之间，利用臭葱石溶解度和浸出毒性均较低、在酸性和中性条件下稳定性高的特点，将废水中的砷转化为臭葱石晶体进行储存，从而达到安全处置的目的，但该过程对ph值等条件需进行严格的控制。硫化物沉淀法是在含砷酸性废水中加入硫化剂，使其中的砷以硫化砷的形式沉淀析出，过滤得硫化砷渣和硫化后液。该方法沉砷效果好，但硫化过程有h2s气体产生，需净化处理，且硫化砷渣与空气接触会缓慢氧化，容易造成二次污染。
5.由此看出，以上方法针需要严格控制废液的ph值，甚至需要将ph调控至碱性范围内，药剂消耗量巨大，难以实现在酸性宽ph范围内实现高效、快速的除砷，也就是说这些方法仍不能经济、有效地处理含砷酸性废水。
技术实现要素：6.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，包括：
7.s1、向含砷酸性废水中加入氧化剂，搅拌进行反应，形成第一溶液；
8.s2、向所述第一溶液加入碱性药剂进行ph调节，形成第二溶液；
9.s3、向所述第二溶液中加入铁盐和可溶性硅酸盐，充分搅拌后过滤，得到滤液，该滤液即为符合国家排放标准的除砷后的废水。
10.作为优选，s1中，所述氧化剂为空气和/或双氧水。
11.作为优选，s1中，所述氧化剂为质量分数为1.2％～4.0％的双氧水溶液。
12.作为优选，s2中，所述碱性药剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
13.作为优选，s2中，所述第二溶液的ph值范围为3-7。
14.作为优选，s3中，所述铁盐为硫酸铁和/或硫酸亚铁，所述铁盐中铁元素与滤液中砷元素的摩尔比范围为2:1-6:1。
15.作为优选，s3中，所述可溶性硅酸盐为九水合硅酸钠，所述可溶性硅酸盐中硅元素与滤液中砷元素的摩尔比范围为0.5:1-2:1。
16.作为优选，s3中，所述可溶性硅酸盐为九水合硅酸钠，所述可溶性硅酸盐中硅元素与滤液中砷元素的摩尔比范围为0.5:1-2:1。
17.作为优选，s3中，反应温度为30-80℃，时间为10min-4h。
18.作为优选，s3中，反应温度为30-50℃，时间为30min-2h。
19.作为优选，s1中，所述含砷酸性废水的砷含量为0.5-10g/l。
20.作为优选，s3中，所述滤液的砷含量在5mg/l以下。
21.本发明提供了一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其基本原理为：
22.as(iii)+h2o2＝as(v)+2oh-23.xaso
43-+ysio
32-+fe
3+
＝fe(aso
43-)x(sio
32-)y
↓
24.本发明的有益效果是：
25.(1)本发明利用砷硅酸盐在酸性条件下具有极小的溶解度且稳定性高的性质，实现了宽ph范围内含砷酸性废水中有毒元素砷的去除，并且去除效果较好。
26.(2)相比于臭葱石法，本发明的处理效率与可操作ph值范围较高。
27.(3)相比于常规的中和法、硫化物沉淀法、混凝沉淀法等，本发明可以在酸性ph＝4时进行，可以极大降低碱性药剂的使用量，降低成本，并且不易造成二次污染。
附图说明
28.图1为本技术提供的一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法的流程图；
29.图2为本技术提供的另一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法的流程图。
具体实施方式
30.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
31.实施例1：
32.一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，具体包括以下步骤：
33.s1、向1l含砷3g/l的酸性废水中加入浓度为2％的双氧水5ml，搅拌5min；
34.s2、向s1中的溶液加入碱性药剂naoh将废水的ph值调至4，搅拌5min；
35.s3、向s2中的溶液按照砷：铁：硅摩尔比1:4:1的比例加入硫酸铁和九水合硅酸钠，在30℃下搅拌2h，过滤后废液中的砷含量为1.55mg/l，砷去除率为99.95％。
36.实施例2：
37.一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，具体包括以下步骤：
38.s1、向1l含砷3g/l的酸性废水中加入浓度为4％的双氧水2ml，搅拌5min；
39.s2、向s1中的溶液加入碱性药剂naoh将废水的ph值调至6，搅拌5min；
40.s3、向s2中的溶液按照砷：铁：硅摩尔比1:4:2的比例加入硫酸铁和九水合硅酸钠，
在40℃下搅拌2h，过滤后废液中的砷含量为2.53mg/l，砷去除率为99.92％。
41.实施例3：
42.一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，具体包括以下步骤：
43.s1、向1l含砷10g/l的酸性废水中加入浓度为4％的双氧水5ml，搅拌5min；
44.s2、向s1中的溶液加入碱性药剂naoh将废水的ph值调至7，搅拌5min；
45.s3、向s2中的溶液按照砷：铁：硅摩尔比1:4:2的比例加入硫酸铁和九水合硅酸钠，在50℃下搅拌2h，过滤后废液中的砷含量为1.90mg/l，砷去除率为99.98％。
46.实施例4：
47.一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，具体包括以下步骤：
48.s1、向1l含砷3g/l的酸性废水中加入浓度为1.2％的双氧水10ml，搅拌5min；
49.s2、向s1中的溶液加入碱性药剂naoh将废水的ph值调至5，搅拌5min；
50.s3、向s2中的溶液按照砷：铁：硅摩尔比1:4:0.5的比例加入硫酸铁和九水合硅酸钠，在30℃下搅拌4h，过滤后废液中的砷含量为1.08mg/l，砷去除率为99.96％。
51.实施例5：
52.一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，具体包括以下步骤：
53.s1、向1l含砷3g/l的酸性废水中加入浓度为1.2％的双氧水5ml，搅拌5min；
54.s2、向s1中的溶液加入碱性药剂naoh将废水的ph值调至4，搅拌5min；
55.s3、向s2中的溶液按照砷：铁：硅摩尔比1:4:2的比例加入硫酸铁和九水合硅酸钠，在80℃下搅拌30min，过滤后废液中的砷含量为1.10mg/l，砷去除率为99.96％。
56.对比例1：
57.s1、向1l含砷3g/l的酸性废水中加入浓度为1.2％的双氧水5ml，搅拌5min；
58.s2、向s1中的溶液加入碱性药剂naoh将废水的ph值调至3，搅拌5min；
59.s3、向s2中的溶液按照砷：铁：硅摩尔比1:4:2的比例加入硫酸铁和九水合硅酸钠，在30℃下搅拌2h，过滤后废液中的砷含量为334.25mg/l，砷去除率为88.67％
60.对比例2：
61.一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，具体包括以下步骤：
62.s1、向1l含砷3g/l的酸性废水中加入浓度为2％的双氧水5ml，搅拌5min；
63.s2、向s1中的溶液加入碱性药剂naoh将废水的ph值调至8，搅拌5min；
64.s3、向s2中的溶液按照砷：铁：硅摩尔比1:4:1的比例加入硫酸铁和九水合硅酸钠，在60℃下搅拌4h，过滤后废液中的砷含量为19.97mg/l，砷去除率为99.32％。
65.综上所述，本发明利用砷硅酸盐在酸性条件下的具有极小的溶解度且稳定性高，实现了宽ph范围内含砷酸性废水中有毒元素砷的去除，且处理效率与可操作ph值范围明显高于臭葱石法。同时，与常规的中和法、硫化物沉淀法、混凝沉淀法等相比，该方法可以在酸性ph＝4时进行，相比常规方法所需ph为中性甚至碱性的方法，可以极大降低碱性药剂的使用量，降低成本。
66.本发明的方法流程简单，操作方便，含砷酸性废水经处理后砷含量低于5mg/l以下，达到《国家污水综合排放标准》(gb8978-1996)中一级排放标准的要求。
技术特征：1.一种宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其特征在于，包括：s1、向含砷酸性废水中加入氧化剂，搅拌进行反应，形成第一溶液；s2、向所述第一溶液加入碱性药剂进行ph调节，形成第二溶液；s3、向所述第二溶液中加入铁盐和可溶性硅酸盐，充分搅拌后过滤，得到滤液。2.根据权利要求1所述的宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其特征在于，s1中，所述氧化剂为空气和/或双氧水。3.根据权利要求1所述的宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其特征在于，s2中，所述碱性药剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾。4.根据权利要求1或3所述的宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其特征在于，s2中，所述第二溶液的ph值范围为3-7。5.根据权利要求1所述的宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其特征在于，s3中，所述铁盐为硫酸铁和/或硫酸亚铁，所述铁盐中铁元素与滤液中砷元素的摩尔比范围为2:1-6:1。6.根据权利要求1或5所述的宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其特征在于，s3中，所述可溶性硅酸盐为九水合硅酸钠，所述可溶性硅酸盐中硅元素与滤液中砷元素的摩尔比范围为0.5:1-2:1。7.根据权利要求1所述的宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其特征在于，s3中，反应温度为30-80℃，时间为10min-4h。8.根据权利要求1所述的宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其特征在于，s1中，所述含砷酸性废水的砷含量为0.5-10g/l。9.根据权利要求1或8所述的宽ph范围下含砷酸性废水的处理方法，其特征在于，s3中，所述滤液的砷含量在5mg/l以下。
技术总结本发明涉及一种宽pH范围下含砷酸性废水的处理方法，包括：向含砷酸性废水中加入氧化剂，搅拌进行反应，形成第一溶液；向第一溶液加入碱性药剂进行pH调节，形成第二溶液；向第二溶液中加入铁盐和可溶性硅酸盐，充分搅拌后过滤，得到滤液。本发明的有益效果是：本发明利用砷硅酸盐在酸性条件下具有极小的溶解度且稳定性高的性质，实现了宽pH范围内含砷酸性废水中有毒元素砷的去除，并且去除效果较好。并且去除效果较好。并且去除效果较好。
技术研发人员：徐圣航 郑国渠 胡彬 张惠斌 曹华珍
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2022.07.15
技术公布日：2022/11/1
