论文部分内容阅读
随着我国冶金及化工企业的不断发展，含砷工业废水对环境造成的污染日益严重，对人类的生活造成极大的影响。目前对含砷废水仅局限于无害化的处理，对其中的有价元素回收利用问题缺乏较深入研究。为了我国经济与生态的可持续发展，探索出经济合理、技术可行的工艺，对含砷废水中有价元素进行回收利用，既解决环境污染问题，又带来显著的经济效益。本论文探索一种从生物氧化提金废液中回收单质砷的新工艺，以期环境效益和经济效益双赢，实现资源的综合利用，减轻砷污染，具有重要的理论和实际意义。 本论文以生物氧化提金废液为研究对象，以碱浸后的砷酸钠溶液为原料进行砷酸钠结晶的实验研究，考察了结晶温度、结晶时间、搅拌速度等因素对砷酸钠结晶效果的影响，通过三因素三水平的正交实验，优化了砷酸钠结晶的工艺条件;以结晶后的砷酸钠为原料，水合肼为还原剂，在超声波作用下进行还原砷酸钠制备单质砷的实验研究，考察了水合肼的稀释倍数、pH值、水合肼过量系数、温度、超声波强度等工艺参数对砷一次回收率的影响;在单因素实验的基础上，通过正交实验优化了还原砷酸钠制备单质砷的工艺条件;在最佳工艺条件下，研究了超声波作用下水合肼还原砷酸钠制备单质砷的动力学规律，确定了相关的动力学参数。由研究结果得到如下结论: (1)砷酸钠结晶的最佳工艺条件为: 结晶温度30℃，结晶时间45 min，搅拌速度300 rpm此工艺条件下砷酸钠的一次结晶率为93.56％。 (2) pH、温度、水合肼过量系数和超声波强度对砷的一次回收率有着重要的影响。在超声波作用下，随着溶液pH值的增加，砷的回收率先增加后降低，当pH为7时，砷的一次回收率最大;超声波强度对砷的一次回收率有较大影响，当超声波强度为160 W时砷的回收率效果最佳;温度变化对砷的回收率有很大影响。砷回收率随温度的升高而增大，当温度超过70℃时，砷回收率不再升高;水合肼过量系数对砷的回收率影响较显著，水合肼过量系数越高，砷的回收率越大，但是考虑到节约成本，水合肼过量系数取2为宜。其他工艺条件影响次之。 (3)水合肼还原砷酸钠制备单质砷的最佳工艺条件为: pH为7，水合肼稀释5倍，过量系数2，超声波强度160 W，温度70℃。验证试验结果表明，该工艺条件下，砷的一次回收率均可达62.91％;一次还原后剩余溶液进行二次还原后，砷回收率累计达到91.77％。 (4)水合肼还原砷酸钠制备单质砷的过程，水合肼过量，对砷酸钠浓度而言，反应级数为1.92。水合肼还原单质砷反应的动力学方程为:1/c0.92-1/c0.920=k·t0.92或ln〔1/c0.92-1/c0.920〕=lnk+ln0.92t其中k与温度的关系:k=0.8359 exp(-58.307/RT)反应的表观活化能为:E=58.307kJ/mol指前因子为:A=0.8359。