鐵銻共沉淀除水溶液中銻的研究

(沈陽化工大學 遼寧 沈陽 110142)

銻是一種環境中普遍存在且分布廣泛的有毒元素，銻在自然界中一般以硫化物的形式存在。世界銻總儲量大約450—600萬噸，我國的銻儲備量約占70%以上，擁有三百萬噸以上。銻及其化合物的用途廣泛，主要應用于半導體合金、制陶、玻璃、電池、油漆、潤滑劑、彈藥、電纜包皮、防火材料、煙火及阻燃劑，其中制作阻燃劑是銻的主要用途。中國是最大的產銻國，號稱“世界銻都”的湖南錫礦山擁有著世界上最大的銻礦。然而我們的這些金屬礦山，既是資源的采集地，同樣也是一個大的污染源，這些物質最終都沒有得到有效的回收利用，被拋棄到環境中，再加上巖石風化，土壤的流失，冶煉廠及焚燒廠的廢物排放，銻及其化合物的粉塵通常非常細，懸浮于空氣中很難沉降，環境中的銻污染變得越來越嚴重，而且引起了國內外的高度重視。

目前去除水溶液中銻的方法主要包括吸附法、沉淀法、離子交換法、氧化還原法、揮發法、溶劑萃取法等。其中沉淀法工藝簡單，操作方便，投資少，適應性強，在廢水處理中占重要地位。本研究即用硫酸鐵對含銻廢水進行處理，并對鐵銻共沉淀的長期穩定性進行跟蹤檢測。

一、試驗材料及方法

(1)稱量一定質量的酒石酸銻鉀配置成Sb(III)溶液，并用原子熒光標定；稱量一定質量的硫酸鐵配置成鐵溶液，并用原子吸收進行標定。得到銻和鐵的母液備用。

(2)加入一定體積的銻母液，使銻的初始濃度為90mg/L。加入不同體積的鐵溶液，使體系中的鐵銻比分別為4:1、6:1、8:1,使用50% 鹽酸和1M氫氧化鈉調節pH值分別為4、6、8、10、12，最后加入蒸餾水定容至500毫升。

(3)使用機械攪拌，攪拌12h,監控pH值，使pH值控制在初始設定值。按時間間隔進行為期一個月的取樣。每次取樣時，用針管抽取3-4mL，經過0.22μm濾膜過濾，用10mL離心管收集待測。

(4)12 h后，將溶液倒入500mL錐形瓶，放入恒溫搖床進行震蕩。

二、實驗結果與討論

(一)反應時間對鐵-銻(III)共沉淀的影響

圖2.1 時間對銻(III)濃度的影響(n(Fe):n(Sb)=4:1)

圖2.1為銻初始濃度為90mg/L，pH分別為4,6,8,10,12,鐵銻摩爾比分別為4,6,8 時，反應時間對鐵-銻(III)共沉淀中銻(III)濃度的影響。從圖中可以看出，在所實驗的pH為4—12范圍以及鐵銻摩爾比為4,6,8 的條件下，銻(III)在濾液中的濃度在2h就已經基本穩定。有一些條件下的波動是因為取樣中有殘留的銻溶液對測量造成了影響。本實驗中用的是0.22μm的濾膜，由于實驗過程中可能形成的是膠體，粒子直徑在1～100nm之間能透過濾膜所以對測量造成影響。

(二)pH及摩爾比對鐵-銻(III)共沉淀的影響

圖2.2為銻初始濃度為90mg/L，鐵銻摩爾比分別為 4,6,8,反應72h時，不同pH及鐵銻摩爾比對銻(III)去除的影響。

圖2.2 pH及摩爾比對銻(III)去除率的影響

從圖中可以看出，銻(III)在pH為4-10范圍內，都有一個很高的去除率，基本都能達到95%，說明pH對Sb(III)的去除影響并不大。在pH=6時達到最佳的去除效果。隨著鐵銻摩爾比的增加，銻的去除率也增加。在pH=4-10時，鐵投加量增加對提高銻去除率的影響并不顯著，當pH值升高到12時，鐵投加量增加對提高銻去除率的影響十分顯著。

三、結論

(1)初始濃度為90mg/L時，鐵銻共沉淀去除水中的銻(III)，反應速率較快，去除效果好，且具有較好的穩定性，2h即可將濾液中的銻穩定在一個相當低的值。

(2)初始濃度為90mg/L時，在所研究的pH為4—12的范圍內，pH對Sb(III)的影響不大，可以保持很高的去除率。

(3)初始濃度為90mg/L時，當pH較小時較高的鐵投加量并不能提高銻(III)的去除率，只有達到較高的pH(本實驗中pH取到12)才會對提高銻(III)去除率產生顯著的影響。