将属危险废物的含砷石膏转化为一般废物的工艺研究

摘要

本文对砷的性质、含砷石膏的来源、污染和治理进行了综合论述。以硫酸厂的含砷石膏和实验室自制的高砷含量石膏为研究对象，采用加温转晶稳定化和药剂稳定化两种方法对其进行稳定化处理，并对稳定化效果进行检测和比较。实验采用正交实验和单因素实验设计方法考察各因素对稳定化效果的影响规律，参照J/T299-2007固体废弃物浸出毒性浸出方法，检测含砷石膏的稳定化效果。采用硫酸硝酸水平振荡法对其进行浸出性能研究，为属危险废物（下称危废）的含砷石膏的危害性评估、无害化处理提供基础数据。
　　经毒性浸出实验数据显示，处理前砷含量分别为1.3％、2.8％、5.8％和7.2％的含砷石膏，其砷的毒性浸出浓度依次为8.0 mg·L-1、12.0 mg·L-1、25.6 mg·L-1和52.5 mg·L-1，均大于5 mg·L-1（一般废物的浸出毒性砷浓度限值），表明处理前含砷石膏均为危险废物。稳定化处理后含砷石膏的砷的毒性浸出浓度显著降低。
　　对于晶型转化法，在处理时间为5h时，优化的转晶温度分别为140℃、140℃、200℃和250℃进行转晶稳定化处理。经处理后的含砷石膏浸出毒性砷浓度分别为4.1 mg·L-1、4.25 mg·L-1、3.9 mg·L-1和4.5 mg·L-1。使属危废的含砷石膏转变成稳定的一般固体废物。
　　铁盐稳定化试验中，铁砷摩尔比是影响稳定化效果的主要因素。在反应时间为15 min，温度为30℃，pH为6.86，为达到较好的稳定化效果，处理砷含量分别为1.3％、2.8％、5.8％和7.2％的含砷石膏，所需的硫酸铁的优化铁砷摩尔比分别为1、1、2.5和3，处理后四种含砷石膏浸出毒性砷浓度依次为1.27 mg·L-1、4.23 mg·L-1、4.1 mg·L-1和7.2 mg·L-1。聚合硫酸铁的优化铁砷摩尔比分别为1、1、2和2.5，处理后四种含砷石膏浸出毒性砷浓度依次为1.13 mg·L-1、1.23 mg·L-1、3.3 mg·L-1和3.78 mg·L-1。由浸出毒性的结果可知，砷含量在6％以下的含砷石膏，砷含量愈高稳定化时所需的铁砷摩尔比愈高。但砷含量再高的时候，再用硫酸铁作为稳定剂进行稳定化处理时，就不能达到理想效果了。而聚合硫酸铁均可以使砷含量在1～7％的含砷石膏转化为一般废物。
　　转晶稳定化和铁盐稳定化均可作为含砷石膏稳定化的方法，但转晶稳定化时间长，温度高，操作复杂，而铁盐稳定化的反应时间短，反应速度快，工艺相对来说更容易实现工业化。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述与研究设想

1．1 课题背景

1．1．1 硫酸工业的发展

1．1．2 硫酸厂含砷石膏的产生及危害

1．2 砷的概况

1．2．1 砷的物理化学性质

1．2．2 砷在环境中的迁移特性

1．2．3 砷及其化合物的危害

1．3 硫酸厂含砷废液处理方法的研究进展

1．4 含砷废渣处理技术的研究进展

1．4．1 稳定化／固化

1．4．2 资源化利用技术

1．5 课题的研究意义和研究内容

1．5．1 课题研究意义

1．5．2 研究内容

第二章 理论基础

2．1 石膏中含砷化合物的形成原理

2．2 含砷化合物的稳定状态

2．3 含砷石膏晶型转化法稳定化原理

2．4 铁盐药剂稳定化作用原理

第三章 实验工作

3．1 含砷石膏晶型转化法稳定化的工艺过程

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验试剂及设备装置

3．2 铁盐稳定化的工艺过程

3．2．1 实验原料与铁盐选择

3．2．2 实验试剂及设备装置

3．2．3 实验过程

3．3 分析方法与稳定化效果的表征方法

3．3．1 砷含量的测定方法

3．3．2 含砷石膏的物相表征

3．3．3 含砷石膏的稳定性鉴别

第四章 含砷石膏晶型转化法稳定化的工艺研究

4．1 加温转晶温度的影响

4．2 加温转晶时间的影响

4．3 本章小结

第五章 含砷石膏铁盐稳定化的工艺研究

5．1 正交实验

5．1．1 正交实验设计

5．1．2 正交实验结果与讨论

5．2 硫酸铁稳定化工艺研究

5．2．1 铁砷摩尔比对稳定化效果的的影响

5．2．2 温度对稳定化效果的影响

5．2．3 pH对稳定化效果的影响

5．2．4 时间对稳定化效果的影响

5．3 聚合硫酸铁稳定化工艺研究

5．3．1 铁砷摩尔比对稳定化效果的的影响

5．3．2 温度对稳定化效果的影响

5．3．3 pH对稳定化效果的影响

5．3．4 时间对稳定化效果的影响

15．4 小结

第六章 含砷石膏的物相表征

6．1 含砷石膏XRD／SEM图样表征分析

6．1．1 含砷石膏的XRD图样表征分析

6．1．2 含砷石膏稳定化前后的SEM图样表征分析

6．2 小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢