中国科学院机构知识库网格
Chinese Academy of Sciences Institutional Repositories Grid
P2S5净化酸性含砷废水及除砷机理研究

文献类型:学位论文

作者陈敬一
答辩日期2018-06
文献子类硕士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师彭先佳
关键词强酸性废水、砷、p2s5、紫外光 Ii
学位名称环境工程
学位专业工学硕士
其他题名Study on the purification of acidic arsenic-containing wastewater by P2S5 and the mechanism of arsenic removal
英文摘要

    在金属冶炼、化工制酸等工业生产过程中产生大量酸性含砷废水。其特点是酸性强、砷浓度高、产生量大,此类废水处理困难。目前处理此类废水使用最广的方法为中和沉淀法,但此方法产生大量的含砷废渣,且酸液被中和后不能回收利用,造成资源浪费。五硫化二磷(P2S5)遇水水解为 H3PO4和  H2S,H2S则与溶液中的 As(Ⅲ)/As(Ⅴ)反应生成 As2S3沉淀,使砷得以去除,大大减少沉渣的产
生,且含有硫酸的磷酸可以回收利用于磷肥的生产,有望实现酸液的零排放。本研究选取 P2S5为除砷药剂,主要研究 P2S5用于酸性废水中砷去除所需的药剂量、除砷时间、生成絮体的粒径变化以及除砷机理;进一步研究了紫外光照对P2S5的水解作用、砷的去除速率以及反应生成絮体的聚集作用的影响,并对 P2S5应用于实际酸性废水中砷的去除做了进一步研究,取得的研究成果如下:
(1)研究了不同 P2S5投加量、不同酸浓度、不同初始砷浓度对 P2S5净化酸性含砷废水的影响。研究结果表明,由于 As(Ⅲ)/As(Ⅴ)与 P2S5反应生成的 As2S3包裹于 P2S5表面,并且在 As(Ⅴ)去除过程中产生的单质硫也会包裹于 P2S5表面,阻碍 P2S5的水解,因此需按过量系数为 0.66投加 P2S5才可使砷的去除率达 99%以上。此外,在0.05mol•L-1 ~7.5mol•L-1硫酸浓度范围内、10mg•L-1  ~1000mg•L-1初始砷浓度范围内,P2S5均适用于酸性含砷废水中砷的去除。    

(2)研究了反应时间对 P2S5除砷效果的影响及生成絮体颗粒粒径的变化。结果表明,P2S5去除 As(Ⅲ)用时较短,但 As(Ⅴ)的去除需先转化为 As(Ⅲ),而中间产物 H3AsO3S的形成及转化速率较慢,因此导致  As(Ⅴ)的去除速率极慢。此外,在 As(Ⅲ)-P2S5、As(Ⅴ)-P2S5体系中絮体颗粒的粒径增长缓慢,反应进行 30min后絮体颗粒的平均粒径分别为 88μm、41μm,不利于絮体的聚集与分离。
(3)研究了紫外光照对 P2S5水解作用的影响。研究发现,紫外光照对 P2S5的水解具有明显的促进作用。紫外光照条件下,酸性无砷溶液中,P2S5的水解率由 64.5%提升到 81.0%,且水解完成时间由 60min缩短到 30min。因此,紫外光照提高了溶液中 H2S的产量及产生速率,使得更少的  P2S5投加量及更短的反应时间可达到同样的除砷效果。
(4)研究了紫外光照对除砷速率的影响。研究结果表明,紫外光照对 As(Ⅲ)及 As(Ⅴ)的去除速率均有提高,对 As(Ⅴ)更为明显。对于 As(Ⅲ),紫外光照提高了 P2S5的水解速率,提高溶液中  H2S的产生速率,缩短  As(Ⅲ)的去除时间。对于 As(Ⅴ),在紫外光照条件下,光诱导产生的 HS•自由基和•H自由基促进 As(Ⅴ)去除过程中 H3AsO3S的形成和转化,且加速 S(-II)和 As(V)之间的电荷转移过程,大大缩短 As(Ⅴ)的去除时间。
(5)研究紫外光照对 P2S5-As(Ⅲ)、P2S5-As(Ⅴ)体系中絮体颗粒聚集作用的的影响。研究发现,紫外光照条件下,生成絮体颗粒的平均粒径得到明显提升。通过对 P2S5-As(Ⅲ)、P2S5-As(Ⅴ)两体系反应完成后上清液的浊度变化测试发现,紫外光照条件下,絮体的聚集作用明显提高,更有利于后续的固液分离处理。

语种中文
页码95
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/41441]  
专题生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
陈敬一. P2S5净化酸性含砷废水及除砷机理研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2018.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

浏览0
下载0
收藏0
其他版本

除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。