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某金礦含砷鉛堿性工業廢水的處理試驗研究

文檔作者：謝洪珍文檔來源：廈門紫金礦冶技術有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月13日
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第30卷第4期(總第120期)
2011年12月
濕法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．30 No．4(Sum．120)
Dec．20ll
某金礦含砷鉛堿性工業廢水的處理試驗研究
謝洪珍
(廈門紫金礦冶技術有限公司，福建廈門361101)
摘要：針對某金礦含砷鉛堿性工業廢水，研究了采用重金屬捕集劑和聚鐵聯合除鉛和砷。試驗結果表明：用聚
鐵可去除廢水中的砷，但聚鐵用量較大，且對鉛的去除沒有作用；同時采用聚鐵和重金屬捕集劑TMT-18F，可
有效去除砷和鉛。且在相同除砷效果下，TMT-18F的加入可大大減少聚鐵的用量，處理后的廢水可達標排放。
關鍵詞：工業廢水；重金屬捕集劑；聚鐵；鉛；砷；去除
中圖分類號：X756 文獻標志碼：A 文章編號：1009—2617(2011)04—0336—04
砷是一種有毒元素，有三價砷和五價砷，三價
砷毒性更大。地下水中含砷多為微量，但若受到
含砷工業廢水、農藥、工業廢渣等的污染(二次污
染)，可導致局部地段含砷量增高，甚至大大超過
引用水標準。因此，對工業廢水中砷的去除，是關
系民生的重要課題之一。
生產中常用的含砷廢水處理方法有石灰軟化
法、硫化法、離子交換法和石灰鐵鹽法等。石灰軟
化法僅在含砷量很低(O．2～O．3 mg／L)的水處理
中采用。硫化法對低濃度含砷廢水的處理效果有
效，砷去除率也較高，但對亞砷酸鹽的去除效果不
好，且藥劑費用貴，殘留量大。離子交換法處理含
砷酸鹽和亞砷酸鹽廢水都很有效，但設備投資高，
處理費用昂貴，僅在低濃度廢水處理中有應用實
例。目前應用最廣泛的方法為石灰鐵鹽法，因為
石灰和硫酸亞鐵均很廉價，有成本優勢；缺點是會
產出大量沉渣，且其中的Ca。(AsO。)。渣在一定
條件下會反溶，引起二次污染，需要二次處理[1。2]。
鉛和可溶性的鉛鹽都有毒，含鉛廢水對人體
健康和動植物都有嚴重危害。傳統的含鉛廢水處
理方法成本普遍較高[3{]。長期以來，由于重金屬
只能轉化遷移不能降解，所以廢水中重金屬的去
除一直困擾著人們。近年來，研究較多的為利用
重金屬捕集劑來處理含重金屬離子廢水，利用其
與金屬離子反應生成具有較高穩定性且不溶于水
的螯合物的性質去除重金屬離子。
聚合硫酸鐵是一種新型無機高分子絮凝凈水
劑，有極強的混凝能力，沉降速度快，腐蝕性小，凈
水效果好；而且投藥量少、費用低，處理后水質優
良、無毒，不產生鋁污染，具有良好的破油、除臭、
脫色作用【6-8]。在前人研究基礎上，研究了用聚鐵
加重金屬捕集劑凈化某金礦含砷鉛堿性工業廢
水，使砷和鉛達到國家地表水Ⅲ類排放標準。
1 試驗部分
1．1 試驗儀器及材料
GGx-5型原子吸收分光光度計(北京地質儀
器廠)，電動攪拌器(上海標本模型廠)。
聚合硫酸鐵，純度≥99％，鞏義市華祥凈水材
料有限公司產品；重金屬捕集劑TMT一18F，純度
≥70％，武漢博仁迪科技有限公司產品。
1．2 試驗原理
1．2．1 聚鐵除砷原理
聚鐵溶于水中生成Fe(11)，Fe(111)與廢水中
的AsOi一反應生成難溶的砷酸鐵(Ⅲ)：
Fe3++AsOi一一FeAs04+。
反應同時生成的氫氧化鐵(III)具有混凝助沉和吸
附作用。生成的Fe(111)聚合體及無定形水合氧
化鐵(HFO)對As(Ⅲ)、As(V)具有共沉淀作用，
可以去除廢水中的砷。
收稿日期：2011-03—09
基金項目：福建省科學技術廳科技計劃項目(2010H7018)的資助項目。
作者簡介：謝洪珍(1978一)，女，福建龍巖人，工程師，本科，主要從事難處理金礦的冶金及其廢水處理方面的研究．
萬方數據
第30卷第4期謝洪珍：某金礦含砷鉛堿性工業廢水的處理試驗研究·337·
1．2．2 TM3"-I$F除鉛原理
TMT-18F在常溫下與廢水中的各種重金屬
離子如鉛、汞、銅、鉻等迅速反應，生成不溶于水、
具有良好化學穩定性的螯合物，從而可以捕捉、去
除重金屬。反應式為：
3Me2++2(TMT一18F)3一一Me3(TMT-18F)2。
1．3 試驗原料
試驗原水為貴州某金礦工業廢水，其中
p(As)=601 mg／L，p(Pb)=1-21 mg／L，pH約為
8．5，砷和鉛的質量濃度大大超過國家地表水排放
標準，必須處理達標后排放。
1．4 試驗方法
移取一定體積含砷鉛廢水于燒杯中，加入藥
劑攪拌一定時間后，靜置并沉降分離，取上清液檢
測pH及砷和鉛離子的質量濃度，計算砷和鉛的
去除率。
2 試驗結果與討論
2．1 pH對聚鐵除As的影響
試驗條件：廢水l L，加入聚鐵10 g／L，充氣
攪拌30 min后加入1：1硫酸調節pH。試驗結
果見表1。
表1 pH對As去除率的影響
從表1看出，尾液中砷質量濃度受pH影響
較大：pH在6～7范圍內，尾液中砷質量濃度可
降低至1 mg／L左右；但pH一7時，所需的酸更
少，成本更低。因此，后續試驗均在加入鐵鹽后用
酸將溶液pH調至6～7之間。當pH較低時，聚
合硫酸鐵較難發生水解一絡合一沉降反應形成
Fe(0H)。，不能形成大量的絮體沉淀，從而降低
了砷去除率。此外，pH較低會使水中HzAsO；-、
HAsO；一、AsO；一減少，H。AsO。增多。由于H。
AsO。不帶電，且不能與Fe3+形成FeAsO。，因而
不能通過靜電引力被絮凝膠體吸附，使砷去除率
降低。聚合硫酸鐵的水溶液中含有大量
[-Fe(H20)6]3+、[Fe：(OH)3]3+、[Fe。(OH)2]4+
等絡離子，隨pH升高，易水解形成多核絡合物，
并形成Fe(OH)。，而且反應存在可逆性：
AsO；一+Fe(OH)3尋主FeAs03++30H一，
在pH>7時，反應向左進行，難以形成FeAsO。沉
淀，因此砷的去除率會有所下降。
2．2 聚鐵用量對砷去除率的影響
試驗條件：廢水1 L，加入一定量聚鐵，充氣
攪拌30 min后加入1：1硫酸調節pH至6～7。
試驗結果見表2。
表2 聚鐵用量對As去除率的影響
表2表明：尾液中砷的質量濃度隨聚鐵用量
增大而降低，即砷去除率增大；但聚鐵用量大于4
g／L后，砷去除率增大的不明顯。綜合考慮，第1
級聚鐵用量以4"--5 g／L為宜。
2．3 聚鐵用量對兩級除砷的影響
試驗固定條件：兩級除砷，聚鐵總用量6
g／L，廢水體積1 L。第1級：加入一定量聚鐵，充
氣攪拌30 min后用1：1硫酸調節pH至6～7，
靜置后過濾；第Ⅱ級操作同第1級。第1級靜置
時間2 h，第Ⅱ級靜置時間24 h。試驗結果見表
3。可以看出：2級除砷，聚鐵總用量為6 g／L時，
砷去除基本完全；第1級聚鐵用量為4 g／L，加聚
鐵后不調節pH，砷去除率為82．73％，調pH后
為96．35％。因此，后續試驗每級加入聚鐵后都加
酸調節pH。經過2級聚鐵處理后，廢水中砷質
量濃度降至l mg／L，但仍不能達標排放。
萬方數據
·338· 濕法冶金2011年12月
表3 2級除砷聚鐵用量對砷去除率的影響
2．4 TMT-18F用量對砷鉛去除的影響
根據以上試驗結果，在聚鐵除砷基礎上加入
重金屬捕集劑TMT-18F去除鉛。試驗條件：聚
鐵I級用量4 g／L，I級反應時間30 mira聚鐵Ⅱ
級用量分別為1、2 g／L，U級反應時間30 min。
試驗結果見表4。可以看出：只加聚鐵時，鉛基本
未被去除；加入聚鐵同時加入重金屬捕集劑
TMT-18F則可有效去除鉛離子。在I級聚鐵用
量4 g／L、TMT-18F用量2．0 mg／L，Ⅱ級聚鐵用
量1 g／L、TMT-18F用量2．0 mg／L條件下，砷、
鉛均降至12 gg／L，去除效果很好。
表4 重金屬捕集劑對砷、鉛去除率的影響
2．5 反應時間對處理效果的影響
試驗條件：第1級聚鐵用量4 g／L，TMT-18F
用量2．0 mg／L；第Ⅱ級聚鐵用量1 g／L，TMT-
18F用量2．0 mg／L。反應時間對砷、鉛去除影響
見表5。可以看出，反應時間對鉛去除率影響較
小，對砷去除率影響較大。綜合考慮，I、Ⅱ級反
應時間均以30 min為宜。
表5 反應時間對砷、鉛去除率的影響
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萬方數據
第30卷第4期謝洪珍：某金礦含砷鉛堿性工業廢水的處理試驗研究·339·
2．6 綜合條件試驗
根據以上試驗結果進行綜合條件驗證試驗。
試驗條件：第1級聚鐵用量4 g／L，TMT-18F用
量2．0 mg／L，反應時間30 min；第Ⅱ級聚鐵用量
1 g／L，TMT一18F用量2．0 mg／L，反應時間30
min；pH均調至6～7。試驗結果見表6。可以看
出，砷、鉛去除率均在98％以上，處理后的廢水可
達標排放。
襲6 綜合條件試驗結果
最佳條件下，聚鐵總用量為5 kg／m3水，重金
屬捕集劑TMT-18F總用量為4．0 g／m3水。聚鐵市
場售價1 800元／t，重金屬捕集劑TMT-18F市場售
價為15元／kg，則處理成本為9．06元／m3。
3 結論
采用聚鐵可以去除廢水中的砷，但聚鐵用量
較大，且對鉛的去除沒有作用。同時采用聚鐵和
重金屬捕集劑TMT-18F可將砷和鉛去除，且在
相同除砷效果下，TMT一18F的加入可大幅度減
少聚鐵的用量。在最佳條件下，聚鐵總用量為5
kg／m3水，重金屬捕集劑TMT-18F總用量為4．0
g／m3水，處理成本為9．06元／m3，市場應用前景
較為樂觀。
參考文獻：
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Test Study on Removal of Arsenic and Lead From Alkaline Industrial Wastewater in Gold Mine
XIE Hong—zhen
(Zijin Mining and Metallurgy Technology Co．，Ltd，Xiamen 361101，China)
Abstract：Using heavy metal collector(TMT一18F)and PFS to removal arsenic and lead ions in alkaline
industrial wastewater iS studied．The results show that under studied conditions，arsenic can be
removed only by polyferric sulfate(PFS)，but PFS consumption is higher，and PFS can not removal
lcad．But arsenic and lcad can be removed simultaneously with TMT-18F and PFS．Using TMF-18F
can also reduce consumption of PFS．
Key words：industrial wastewater；chelating agent；polyferric sulfate；lead；arsenic；removal
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心口
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