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强酸性硫化砷废渣的稳定固化

文档作者：周书利尚通明仲鹏鹏刘维桥文档来源：江苏理工学院		点击数：	更新时间： 2021年09月06日
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2015年第35卷第5期
化 工 环 保
ENVIRoN ENTAL PR0TECTION 0F CHEMICAL INDUSTRY ·513·
强酸性硫化砷废渣的稳定固化
周书利，尚通明，仲鹏鹏，刘维桥
(江苏理工学院化学与环境工程学院，江苏常州213001)
[摘要]采用污泥、石灰、氧化镁和水泥等药剂稳定固化强酸性硫化砷废渣(简称砷渣)。以浸出液中砷的质量
浓度为考核指标，采用正交实验考察了稳定化药剂加入量对废渣浸出毒性的影响。实验结果表明：污泥加入量
是影响废渣浸出毒性的最主要因素；在m(污泥)：m(砷渣)=2．0、m(石灰)：m(砷渣)=1．0、m(氧化镁)：m
(砷渣)=0．10、m(水泥)：m(砷渣)=O．3的最佳实验条件下，砷的浸出质量浓度由l 780．00 mg／L降至1．37 mg／L，
低于GB 18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》中砷浸出质量浓度为2．5 mg／L的填埋限值；处理后废渣中
其他金属的浸出质量浓度也低于标准限值。
[关键词]硫化砷废渣；污泥；稳定固化；浸出毒性
[中图分类号] X781．3 [文献标志码]A [文章编号]1006—1878(2015)05—0513—03
Stabilization and Solidification of Strong Acidic Arsenic Sulfide Residue
Zhou Shuli，Shang Tongming，Zhong Pengpeng，Liu Weiqiao
(School ofChemical and Environmental Engineering，Jiangsu University ofTechnology，Changzhou Jiangsu 213001，China)
Abstract：The strong acidic arsenic sulfide residue was stabilized and solidified using sludge，lime，M gO and cement．
The effects of the solidification agents on leaching toxicity of the residue were studied by oahogonal tests with the mass
concentration of As in the leaching solution as index．The experimental results show that：The dosage of sludge is
the main factor；Under the optimum conditions of m(sludge)：m(residue)=2．0， (1ime)：m(residue)=1．0，
m(MgO)：m(residue)=0．10，／'n(cement)：m(residue)=0．3，the leached．As mass concentration iS decreased
from l 780．00 mg／L to 1．37 mg／L．which is lower than 2．5 mg／L ofthe limit in hazardous waste landfill standard ofGB
18598-2001；The mass concentrations ofother leached heavy metals are also below the limits in the standard．
Key words：arsenic sulfide residue；sludge；stabilization and solidification；leaching toxicity
硫酸和磷酸是重要的工业原料，广泛应用于
制药、食品、肥料等行业。在硫酸和磷酸的生产过
程中，需在强酸性条件下添加硫化物(硫化氢或硫
化磷)进行深度脱砷。所产生的硫化砷废渣(简称
砷渣)为橘黄色，具有强酸性。据调查，每生产1 t
硫酸或磷酸会产生超过30 t砷渣。砷渣属于危险废
物，其毒性物质可从废物流失至环境中，对环境造
成严重的污染。砷能形成一系列的高毒性化合物，
可通过皮肤、呼吸道等进入人体，引起神经衰弱综
合症、皮肤黏膜病变、肺癌和皮肤癌等 J，对人体
的危害极大。因此，研究含砷废物的处理处置方法
具有重要的意义。目前，含砷废物的处理处置方法
多为采用水泥、黄沙和粉煤灰等常用固化材料进行
固化 。尚未见报道以污泥为固化材料、“以废
治废”的含砷废物处理方法。
本工作以扬州某化工厂的砷渣为研究对象，
选取污泥、水泥、石灰和氧化镁作为稳定化药剂，
对砷渣进行稳定固化研究，并通过正交实验确定了
最佳的稳定化药剂加入量。
1 实验部分
1．1 材料和仪器
氧化镁：分析纯。325 硅酸盐水泥、石灰：工
[收稿日期]2015—04—17；[修订日期]2015—06—08。
[作者简介]周书利(1989一)，女，江苏省连云港市人，硕士
生，电话15061976022，电邮852544637@qq．tom。联系人：尚
通明，电话13912301266，电邮shangtm@jstu．edu．cn。
化 工 环 保
ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY 2015年第35卷
业级。
砷渣：扬州某化工厂，橘黄色，具有强酸性。
污泥：电镀行业废水处理后产生的含重金属
污泥。
砷渣和污泥的浸出毒性分析见表1。由表1可
见：砷渣中砷的浸出质量浓度为1 780．00 mgm，其
他金属的浸出质量浓度较低；污泥中各种金属的浸
出毒性均较低，属于一般工业固体废物。
FA2004型电子天平：上海舜宇恒平科学仪器
有限公司；GGC一1000型翻转振荡机：北京国环高
科自动化技术研究院；TAS一990型原子吸收分光光
度计：北京普析通用仪器有限责任公司。
表1 砷渣和污泥的浸出毒性分析P，mgm
1．2 砷渣的稳定固化原理
在砷渣中加入污泥(主要含金属铁)和石灰后
的主要化学反应见式(1)～(5)[9 。Fe 水解生成
Fe(0H)2，Fe(0H)2经氧化生n'J~Fe(OH)3。Fe(0H)3
具有较大的吸附表面，能将砷的沉淀物吸附包裹，
进而去除。此外，铁的氢氧化物和氢氧化钙能与砷
发生化学反应，生成溶解度更小的FeAsO 沉淀和
Ca (AsO ) 沉淀。加人具有较大吸附表面的氧化
镁，可进一步吸附上述沉淀物，提高砷的去除率。
最后加人水泥，可提高固化体的强度，使废渣达到
填埋的要求。
2H++Ca(0H)2_÷Caz+十2H2O (1)
Fe +Ca(0H)2_÷Caz +Fe(0H)2 (2)
4Fe(0H)2+2H2O+0厂+4Fe(OH)3 (3)
2H3AsO3+3Ca(OH)2 Ca3(AsO3)2+6H2O (4)
H3AsO3+Fe(0H)3 FeAsO3+3H2O (5)
1．3 砷渣的稳定固化方法
向砷渣中依次加入一定量的污泥、石灰、氧
化镁和水泥，每加入一种物料搅拌10 min，搅拌速
率为60 r／min。物料加人完毕后，将搅拌体摊平，
在室温下避光通风自然养护，固化3 d。
1．4 分析方法
将固化废渣粉碎混匀，按照HJ／T 299-2007
《固体废物浸出毒性浸出方法一一硫酸硝酸法》u
和GB 5086．1—1997《固体废物浸出毒性浸出方
法一一翻转法》H ，制备废渣浸出液。采用原子吸
收分光光度法测定铜、锌、铅、镉、镍、铬和钡的
质量浓度；采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度
法测定砷的质量浓度。
2 结果与讨论
2．1正交实验
在前期实验的基础上， 以浸出液中砷的质量
浓度为考核指标，采用正交实验考察污泥、石灰、
氧化镁和水泥的加入量对稳定固化效果的影响。
正交实验因素水平见表2，正交实验结果见表
3。由表3可见：各因素影响大小的顺序为m(污
泥)：m(砷渣)>m(石灰)：m(砷渣)>m(氧化
镁)：m(砷渣)>m(水泥)：m(砷渣)，即污泥加
入量是影响砷浸出毒性的最主要因素；各因素的最
佳水平组合为A B C：D ，即 (污泥)：m(砷渣)=
2．0、m(石灰)：m(砷渣)=1．0、m(氧化镁)：m(砷
渣)=O．10、m(水泥)：m(砷渣)=0_3。
2．2 处理后废渣的浸出毒性
在m(污泥)：m(砷渣)=2．0、m(石灰)：m
(砷渣)=1．0、m(氧化镁)：m(砷渣)=0．10、m(水
泥)：m(砷渣)=O．3的最佳条件下稳定固化砷渣。
处理后废渣的浸出毒性见表4。由表4可见：稳定固
化后废渣中砷的浸出质量浓度为1．37 mg／L，低于
GB 18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》u
中的填埋限值(砷浸出质量浓度为2．5 mg／L~；废渣
中其他金属的浸出质量浓度也低于标准限值。
表2 正交实验因素水平
第5期 周书利等．强酸性硫化砷废渣的稳定固化 ·515·
1)GB 18598- 2001《危险废物填埋污染控制标准》。
3 结论
a)向砷渣中依次加入污泥、石灰、氧化镁和
水泥等稳定化药剂，稳定固化砷渣，最终达到砷
渣无害化填埋的目的。通过正交实验得到砷渣稳
定固化的最佳条件为：m(污泥)：m(砷渣)=2．0、
m(石灰)：m(砷渣)=1．0、m(氧化镁)：m(砷渣)=
0．10、m(水泥)：m(砷渣)=0．3；其中，污泥加入
量是影响砷浸出毒性的最主要因素。
b)砷渣中砷的浸出质量浓度为l 780．00 mg 。
在最佳实验条件下稳定固化砷渣后，废渣中砷的浸
出质量浓度为1．37 me,m，低于GB 18598-2001《危
险废物填埋污染控制标准》中砷浸出质量浓度为2．5
mg／L的填埋限值；处理后废渣中其他金属的浸出
质量浓度也低于标准限值。
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