盐溶液中二水石膏转化为α-半水石膏过程中氟离子与砷酸根的分配

摘要

烟气脱硫工程的大规模建设产出了大量的脱硫石膏,亟待资源化利用。常压盐溶液法制备α-半水石膏(α-HH)就是一项较有前景的技术。二水石膏在盐溶液的作用下转化为α-半水石膏是一个溶解-重结晶过程。在这个过程中,脱硫石膏含有的多种杂质,如重金属、氟离子等,可进入α-HH,从而降低产品品质,影响其应用。为此,阐明杂质在转化过程中的分配及其机理,就有可能找到阻隔杂质向α-半水石膏分配的方法,也深化α-HH与杂质之间作用的理论认识。本文研究常压下脱硫石膏与二水石膏在盐溶液中向α-HH的转化过程中氟离子和砷酸根在不同温度,初始pH及浓度下的分配,计算了分配系数、阐明了分配机理。
　　 在85-100℃内,温度升高有效降低了氟离子在α-HH中的含量;氟离子初始浓度的增加促进了氟离子分配到α-HH。在pH1.2-8.0内,pH4.0时氟离子最易分配进α-HH。实验条件下氟离子的分配系数D值在1.39×10-3-3.33×10-3之间,显著小于1,K值(L/g)则在3.10×10-3-11.7×10-3之间,表明α-HH不易富集氟离子且氟离子很难取代硫酸根。在α-HH中的氟离子主要以化学吸附及沉淀的形式存在于α-HH表面,且更易吸附于α-HH晶体的端面而非侧面。温度升高同样降低了砷酸根向α-HH的分配;砷酸根初始浓度的增大了α-HH中砷酸根含量;pH越高砷酸根越易分配进α-HH。砷酸根的D值为0.41×10-3.1.86×10-3,K值(L/g)为0.96×10-3-6.28×10-3,表明相变过程不利于砷酸根进入α-HH。砷酸根低浓度时以吸附为主,高浓度时以沉淀为主存在于α-HH,。
　　 研究表明,可通过控制好条件(如温度、pH)来减少杂质向α-HH转移。Α-HH的结晶过程是对杂质的分离与晶体纯化,这是首次提出高盐体系中杂质在α-HH中的分配规律以及相变过程中杂质的分配行为。