申请日2018.01.04
公开(公告)日2018.06.22
IPC分类号C02F1/62; C01G49/00; C02F101/20; C02F101/10
摘要
本发明涉及一种无硫图水羟砷铁矾及其在净化三价砷废水中的应用，其中，净化三价砷废水的方法包括：将三价砷废水和三价铁溶液同时进料，调节混合溶液的pH值至1.41‑2.45，常温搅拌，分离沉淀即得，其中所用药品及试剂均不含硫酸根。该方法得到的沉淀即无硫图水羟砷铁矾，其化学式为Fe6(AsO3)4(HAsO3)(OH)4·4H2O，晶体结构与图水羟砷铁矾的晶体结构特征相同，也属于一种矿物晶体结构，可以应用于不含硫酸根的三价砷废水中，形成沉淀达到去除三价砷的目的。
权利要求书
1.一种净化三价砷废水的方法，其特征在于，包括：将三价砷废水和三价铁溶液同时进料，调节混合溶液的pH值至1.41-2.45，常温搅拌，分离沉淀即得，其中所用药品及试剂均不含硫酸根。
2.根据权利要求1所述的一种净化三价砷废水的方法，其特征在于，所述pH值为1.56～2.08。
3.根据权利要求1所述的一种净化三价砷废水的方法，其特征在于，所述混合溶液中三价砷的摩尔浓度为0.015mol/L～0.15mol/L，优选为0.15mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种净化三价砷废水的方法，其特征在于，所述混合溶液中三价砷与三价铁的摩尔浓度比为0.3～1.5:1，优选为1:1。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种净化三价砷废水的方法，其特征在于，所述常温为15～30℃，优选为25℃。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种净化三价砷废水的方法，其特征在于，所述搅拌的时间为3～10天，优选为5天。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种净化三价砷废水的方法，其特征在于，所述三价铁为硝酸铁，所述三价砷为亚砷酸钠。
8.一种无硫图水羟砷铁矾，其特征在于，所述无硫图水羟砷铁矾为权利要求1～7中任一项所述净化三价砷废水的方法中制备得到的沉淀。
9.根据权利要求8所述的一种无硫图水羟砷铁矾，其特征在于，化学式为Fe6(AsO3)4(HAsO3)(OH)4·4H2O，其晶体结构与图水羟砷铁矾Fe6(AsO3)4(SO4)(OH)4·4H2O的晶体结构特征相同。
说明书
一种无硫图水羟砷铁矾及其在净化三价砷废水中的应用
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，更具体地，涉及一种无硫图水羟砷铁矾及其在净化三价砷废水中的应用。
背景技术
随着我国有色金属冶炼行业的不断发展，含三价砷的废水排放量也越来越大，但是砷及砷的化合物是公认的强致癌物质，因此需要对含三价砷的废水进行严格处理后才能排放。
现有技术中，一般采用沉淀法去除三价砷。公开号CN107010704A公开了一种处理含三价砷废水的方法，将含三价砷的废水、三价铁溶液和硫酸盐溶液反应生成图水羟砷铁矾晶体，从而达到去除三价砷的效果，但该方法要加入两种药剂，药剂量大，副产物多。公开号CN106006754A公开了一种水热法合成高纯图水羟砷铁矾的方法，利用硫酸铁与三价砷在100-130℃下反应生成图水羟砷铁矾，其主要是为了得到纯度高的图水羟砷铁矾用于研究，不适合工业上大规模处理含三价砷废水。
因此，开发一种无硫图水羟砷铁矾并应用于三价砷的去除是有意义的，可以在反应温和、不添加硫酸盐的条件下去除三价砷。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种无硫图水羟砷铁矾及其在净化三价砷废水中的应用。无需加入硫酸盐，仅将含三价砷废水和三价铁溶液反应即制得无硫图水羟砷铁矾晶体沉淀，从而去除三价砷。
本发明采用的技术方案如下：
一种净化三价砷废水的方法，包括：将三价砷废水和三价铁溶液同时进料，调节混合溶液的pH值至1.41-2.45，常温搅拌，分离沉淀即得，其中所用药品及试剂均不含硫酸根。
在上述技术方案中，所用药品及试剂均不含硫酸根，将含三价砷废水和三价铁溶液同时进料，充分接触并混合，调节混合液pH值至1.41-2.45，在常温下进行搅拌反应得到沉淀(无硫图水羟砷铁矾)，从而实现去除三价砷。当pH值大于2.45时，得到的是无定形氢氧化铁，没有形成无硫图水羟砷铁矾沉淀;当pH值小于1.41时，得到的是无定型固相。该技术方案反应条件温和，无需额外加入硫酸根，也能得到晶体沉淀物，从而去除三价砷，适合工业应用，成本低。
在上述技术方案中，所述pH值优选为1.56～2.08。在此条件下，能够提高无硫图水羟砷铁矾的产量及纯度。
在上述技术方案中，所述混合溶液中三价砷的摩尔浓度为0.015mol/L～0.15mol/L，优选为0.15mol/L。浓度越高越利于形成无硫图水羟砷铁矾晶体。
在上述技术方案中，所述混合溶液中三价砷与三价铁的摩尔浓度比为0.3～1.5:1，优选为1:1。控制三价砷与三价铁的摩尔比是为了防止铁过量形成铁的氢氧化物以吸附形式带走砷。
在上述技术方案中，所述常温为15～30℃，优选为25℃。
在上述技术方案中，所述搅拌反应的时间为3～10天，优选为5天。
将三价砷废水和三价铁溶液反应生成无硫图水羟砷铁矾沉淀，反应温度和时间对形成晶体的速度及纯度有影响，综合考虑后，温度优选为25℃，反应时间优选为5天。
在上述技术方案中，优选的，所述三价铁为硝酸铁，所述三价砷为亚砷酸钠。因为包括硝酸铁在内的硝酸盐易溶于水，能促进反应，对形成无硫图水羟砷铁矾晶体影响小。另外，本发明得到的无硫图水羟砷铁矾即是用亚砷酸离子取代图水羟砷铁矾中硫酸根后的物质，因此用亚砷酸钠更有利于反应。
本发明的第二目的是提供一种无硫图水羟砷铁矾，所述无硫图水羟砷铁矾为上述净化三价砷废水的方法中制备得到的沉淀。
无硫图水羟砷铁矾，其化学式为Fe6(AsO3)4(HAsO3)(OH)4·4H2O，其晶体结构与图水羟砷铁矾Fe6(AsO3)4(SO4)(OH)4·4H2O的晶体结构特征相同。
本发明相对于现有技术具有的有益效果：
本发明提供的无硫图水羟砷铁矾Fe6(AsO3)4(HAsO3)(OH)4·4H2O，是用亚砷酸离子取代图水羟砷铁矾晶体结构中的硫酸根后的物质，可以在无需加入硫酸根的条件下，通过三价铁和三价砷溶液常温下搅拌反应制得，反应条件温和，可以应用于不含硫酸根的三价砷废水中形成无硫图水羟砷铁矾，从而实现三价砷的去除，为拓展图水羟砷铁矾的环境应用具有非常重要的意义。
