除砷锰矿的As解吸及锰矿再生研究

摘要

除砷的锰矿中含有大量的砷，研究除砷锰矿中As的解吸及解吸后锰矿的再生对资源的重复利用有重要的意义。对除砷锰矿的As解吸后，解吸液中砷浓度含量较高，通过适宜的手段将其回收可实现砷的资源化。多次再生后的锰矿（即砷渣）吸附效果下降，必须经过合理的处置以防止其对环境造成二次污染。本文采用溶剂解吸的方法，对除砷锰矿进行了解吸与再生实验研究，考察了解吸剂种类、解吸剂浓度、时间、温度、自然光照、紫外光照以及超声波等因素对解吸效果的影响;探讨了解吸液回收砷的方法;并对砷渣的无害化处置方法进行了研究;初步探讨了锰矿对砷的吸附解吸机理。
　　 考察了无机酸类、有机酸类、无机盐、络合剂、碱以及超纯水等16种解吸材料对除砷锰矿的解吸效果。结果表明，草酸对除As(Ⅲ)的锰矿(MⅢ）的解吸效果最好，为95.18％; Na2CO3对除As(V)的锰矿(MV）的解吸效果最优，可达99.45％。草酸浓度对MⅢ的解吸效果影响较大，而Na2CO3的浓度对MV解吸效果的影响不大。温度、自然光照、紫外光、超声波等对二者的解吸都有一定的促进作用，其中超声波和紫外光的影响最为明显。磷酸根的存在对砷的解吸起到了促进作用。草酸对MⅢ的解吸等温线及Na2CO3对MV的解吸等温线都适合用Langmuir方程拟合，其相关系数均大于0.99。动力学拟合结果表明，MⅢ和MV的解吸都符合二级动力学模型。根据二级动力学方程计算MⅢ和MV的最大解吸量分别为0.820mg/g和O.175mg/g。锰矿对砷吸附的再利用次数不低于5次。解吸液中的砷可采取一定的方式回收，制成As2O3或Na3AsO4。对不能再重复利用的含砷锰矿（含砷废渣）经过多种手段进行稳定化。采用XRF、XRD、FTIR、XPS分析，锰矿除砷的主要原理是吸附作用、共沉淀作用和络合作用。
　　 锰矿的再生利用次数不低于5次。经FeCl3·6H2O处理后的砷渣浸出液中砷浓度最低，为0.0349mg/L，远远低于国家标准5mg/L。固砷效果最好的铁砷比为8:1，浸出液中砷浓度为0.00104mg/L。钙的化合物对固砷有促进作用，其中Ca(OH)2的固砷效果最好，浸出液中未检测出砷的存在。水泥和粉煤灰作为过程辅助固化剂，都促进了固化效果，且水泥的固化效果比粉煤灰略优。pH在4-9范围内，未检测出浸出液中有砷的存在，因此，经过处理后的固化砷渣在自然条件下稳定性较高，产生二次污染的可能性较小。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 砷和锰矿概况

1．1．1 砷污染现状

1．1．2 锰矿除砷的研究现状

1．1．3 本项目前期的研究内容

1．2 除砷吸附剂中As的解吸及解吸液中砷的回收研究现状

1．3 吸附剂再生及无害化处置的研究现状

1．4 选题意义

1．5 研究内容

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

1．5．3 研究目标

第2章 材料与方法

2．1 材料和仪器

2．1．1 锰矿

2．1．2 药剂

2．1．3 仪器

2．2 除砷锰矿中As的解吸方法

2．2．1 除砷锰矿的制备

2．2．2 除砷锰矿中As的解吸方法

2．2．3 解吸液中砷的回收

2．3 锰矿再生及无害化处置方法

2．4 分析测定方法

2．4．1 砷含量测定

2．4．2 材料表征

第3章 除砷锰矿中As的解吸及解吸液中As的回收研究

3．1 引言

3．2 除砷锰矿中As的解吸研究

3．2．1 解吸材料的筛选

3．2．2 影响解吸的因素研究

3．2．3 等温解吸研究

3．2．4 解吸动力学

3．3 解吸液砷回收研究

3．3．1 提取白砷

3．3．2 制备玻璃澄清剂

3．4 锰矿除砷的机理探讨

3．4．1 傅里叶红外光谱分析(FT-IR)

3．4．2 X射线光电子能谱分析(XPS)

3．4．3 锰矿除砷机理分析

3．5 小结

第4章 锰矿再生及无害化处置研究

4．1 引言

4．2 锰矿再生研究

4．3 锰矿无害化处置研究

4．3．1 铁盐的筛选

4．3．2 铁砷比对固砷的影晌

4．3．3 钙化合物对固砷的影响

4．3．4 粉煤灰、水泥对固砷的影响

4．3．5 pH对固化砷渣稳定性的影响

4．4 小结

第5章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间获得的科研成果