EDI与超声耦合作用下高级氧化脱砷机理研究

A large number of acid waste water containing arsenic can be produced after fiue gas cleaning in high temperature extraction process of heavy metal sulfide ore. Such wastewater have such characteristics as large pollution sources, continuous emissions , high concentrations of acid free and arsenic and complex composition. The method represented by treatment with lime neutralization-arsenic sulfide/ ferrous salt has such disavantages as waste emissions, high processing costs, effective after treatment compliance. So the applicant proposes a new EDI processing which is efficient new process for extraction of heavy metal recovery process combined with ultrasonic indirect electrochemical oxidation of arsenic in arsenic oxide. The problems of high separation performance issues such as As (III) oxide directly/indirectly to As (v), EDI and ultrasonic electro oxidation coupling mechanism, the mechanism of anionic-cationic will be studied aiming at some key issues of ion efficient isolation, As (III) oxide directly/indirectly to As (v), EDI and ultrasonic electro oxidation coupling from a thermodynamic reaction-oxidation kinetics and reaction engineering point of view. The study would provide the underlying data and associated reaction kinetics model for the practicality of new environmental friendly technology.The research results of this project has profound significance to adopt this new technology with an objective to avoid the products of flue gas scrubbing acidic waste water containing arsenic pollution in heavy non-ferrous metal smelting industry.

重金属硫化矿高温提取过程产生大量烟气洗涤酸性含砷废水；此类废水具有污染源众多、持续排放、游离酸和砷浓度高、成分复杂的特点；以石灰中和-硫化沉砷/铁盐处理工艺为代表的方法废渣排放量大、处理成本高、处理后难以有效达标。 申请人提出新型EDI与超声电化学间接氧化相结合的砷氧化-砷高效萃取-重金属回收工艺的全新处理工艺；针对离子高效分离、As(III)直接/间接氧化为As(V)、EDI与超声电氧化耦合等关键问题，从反应热力学-氧化动力学和反应工程学的角度出发，研究As(III)直接/间接氧化为As(V)的机理、EDI与超声电氧化耦合机制、阴阳离子高效分离等问题，为这一新型环境友好工艺的实用化提供相关的基础数据和反应动力学模型。本项目的研究成果对于采用这种新型工艺有效解决重有色金属冶炼行业广泛存在的烟气洗涤酸性含砷废水的污染具有极其重要的意义。

重金属硫化矿高温提取过程产生大量烟气洗涤酸性含砷废水，该类废水具有污染源众多、持续排放、游离酸和砷浓度高、成分复杂的特点。针对现有烟气洗涤含砷酸性废水的特点，进行了新型EDI工艺与超声电化学间接氧化相结合的含砷废水处理工艺研究。研究了新型EDI 与超声电化学间接氧化相结合的砷氧化—砷高效萃取—重金属回收工艺的全新处理工艺；针对离子高效分离、As(III)直接/间接氧化为As(V)、EDI 与超声电氧化耦合等关键问题，从反应热力学—氧化动力学和反应工程学的角度出发，研究As(III)直接/间接氧化为As(V)的机理、EDI 与超声电氧化耦合机制、阴阳离子高效分离等问题。.通过研究，绘制了S-H2O系和As-H2O系的E-pH图，为确定典型含砷酸性废水中As和S系列产物在不同温度下的存在状态、稳定区域、氧化过程变化趋势提供了理论基础。对复杂电化学条件下As(III)氧化为As(V)机理与动力学以及硫酸系统中As(III)直接/间接氧化过程进行了研究，发现As(III)的氧化均在阳极表面发生，且由于硫酸的存在有效强化了As(III)的氧化和快速生成，有效强化了阳极表面双电层传质和非稳态扩散层传质；对于硫酸—亚砷酸钠混合模拟溶液，呈现出低电流密度条件下的As(III)快速氧化。.在电渗析处理单纯硫酸溶液的最佳电压8V、浓度60g/L、温度25℃及流量36mL/min的条件下，随着循环处理时间的增加，最终可以将硫酸溶液中硫酸根离子去除到浓度大小为4g/L。电渗析中砷离子迁移的最佳条件可以定为电压12V，硫酸浓度20%，循环流量为24mL/min，而三个影响因素中对砷离子迁移影响最大的因素为硫酸浓度的大小，循环流量的大小影响次之，相比之下电压的影响较小。电解过程中加入超声，可以提高阳极电极电位和阳极析氧过电位，抑制副反应发生，当As(Ⅲ)初始浓度为1.1540g/L，电解电压为6.0V，超声频率为40kHz，超声功率为150W时，处理120min后，As(Ⅲ)的氧化效率最高达86.34%。.通过研究，在超声和EDI耦合作用下，电极氧化结合羟基自由基氧化，可以缩短反应时间，降低电解电压，大大提高砷的转化率，为该新型环境友好工艺的实用化提供相关的基础数据和反应动力学模型，对于解决重有色金属冶炼行业广泛存在的烟气洗涤酸性含砷废水的污染具有极其重要的意义。