冶煉煙氣制酸行業(yè)的廢酸中通常含有一定量的金屬離子及毒性較高的砷離子,分步硫化法可對其中的Cu²⁺和As³⁺進行分步回收。針對質(zhì)量分數(shù)為0～15%的銅、砷酸性廢水,對分步硫化沉淀金屬離子的過程進行了理論計算和分析;同時對酸性廢水中加入硫化劑避免產(chǎn)生硫磺的pH范圍也進行了理論計算,繪出了Cu—S—H₂O酸性體系生成硫磺pH與lg[Cu²⁺]的關(guān)系曲線圖。相關(guān)的驗證性實驗證明,理論計算結(jié)果與實驗結(jié)果較為吻合,廢酸質(zhì)量分數(shù)（0～15%）對第一步硫化中銅離子去除率的影響較小,第一步硫化時硫化劑用量達到去除銅離子理論需求量的1.0倍時,銅離子的去除率可以超過99%;第二步硫化時硫化劑用量達到去除砷離子理論需求量的1.0倍時,砷離子的去除率可以超過96%. 

【文章來源】：太原理工大學(xué)學(xué)報. 2020,51(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

Cu2+、As3+去除率與硫化劑投料摩爾比的關(guān)系

式(17)即為Cu—S—H2O酸性體系中平衡狀態(tài)時H+與Cu2+的關(guān)系式。以pH為縱軸,lg[Cu2+]為橫軸,作圖如圖2所示。由圖2可知,溶液中反應(yīng)平衡時,pH值與lg[Cu2+]成反比,圖中陰影部分表示反應(yīng)(11)發(fā)生。溶液中Cu2+濃度越低,則生成硫磺所允許的pH范圍越大。故在實際應(yīng)用中,可以依據(jù)溶液pH值來選擇和控制硫化劑的加入量,例如,當(dāng)Cu2+濃度為5 g/L和10 g/L時,溶液的pH值只要高于-1.7,就不會生成硫磺。在實際投加硫化劑時,要注意分散均勻地投放。

圖3是5% H2SO4下,Cu2+、As3+共存硫化劑投料摩爾比與Cu2+去除率的關(guān)系(第一步硫化)圖。由圖3可知,雖溶液中Cu2+以及As3+的濃度不同,且有較大差別,但Cu2+的去除率均可超過98%.當(dāng)Cu2+質(zhì)量濃度為10 g/L,硫化劑投料摩爾比nCu.S2-∶n Cu.S2- 0 =0.8時,Cu2+去除率超過99%,增大nCu.S2-∶n Cu.S2- 0 比值,去除率變化不明顯;當(dāng)Cu2+質(zhì)量濃度為5 g·L-1,nCu.S2-∶n Cu.S2- 0 =0.8時,其去除率低于98.5 %,nCu.S2-∶n Cu.S2- 0 =1.0或者1.2時,Cu2+去除率又有微小的提高,達到99%.這里的實驗結(jié)果均略低于理論計算Cu2+去除率100 %的結(jié)果,這可能是因為實驗過程中,所有生成的CuS、單質(zhì)硫S8產(chǎn)物粒徑非常小,部分屬于納米級粉體物質(zhì),這種情況下,與生成物為大粒徑塊狀物質(zhì)的假設(shè)有偏差,根據(jù)納米熱力學(xué)的研究結(jié)果可知[13],納米粉體材料的穩(wěn)定性低、內(nèi)能高,相應(yīng)地前述沉淀反應(yīng)的平衡常數(shù)會有明顯減小的趨勢,Cu2+去除率有所降低。應(yīng)注意的是,Cu2+去除率降低幅度與反應(yīng)條件(如攪拌強度、固體懸浮物的存在)密切相關(guān)。另外,nCu.S2-∶n Cu.S2- 0 =0.8時,Cu2+去除率就可超過98%,其主要原因在于,實際的溶液中存在Cu2++e-=Cu+平衡反應(yīng),Cu2+/Cu+摩爾比與含酸溶液的電位值相關(guān),Cu+硫化反應(yīng)需求的S2-摩爾數(shù)僅是Cu2+一半,因此實際的n Cu.S2- 0 值比理論計算值小許多。工業(yè)應(yīng)用中,n Cu.S2- 0 值應(yīng)參考溶液電位值加以計算。圖4 硫化劑投料摩爾比與As3+去除率的關(guān)系（第一步硫化）

【參考文獻】：
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博士論文
[1]納米顆粒相變熱力學(xué)和電化學(xué)熱力學(xué)的理論和實驗研究[D]. 朱晉華.太原理工大學(xué) 2017

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本文編號：3436218