[发明专利]一种处理酸性含砷溶液的装置及方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及含砷溶液处理技术领域，具体涉及一种处理酸性含砷溶液的装置及方法。

【背景技术】

砷是一种毒性极强的类金属，砷化合物大多都有剧毒，其在酸性废水中主要以三价形式存在，而三价砷的毒性远远大于五价砷，而低浓度砷更是难以治理，目前除砷的方法主要有沉淀法、吸附法、氧化剂氧化法、膜分离法、离子交换法、生物法等。但这些处理方法存在运行成本高、处理不彻底、二次废渣污染严重等缺陷。

【发明内容】

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种处理酸性含砷溶液的装置及方法，能够使三价砷离子和硫酸根类离子得到很好的富集，并在阳极区被氧化，达到除砷的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：

一种处理酸性含砷溶液的装置，包括超声波发生系统和电解池，电解池的中部设有阴离子交换膜和阳离子交换膜，阴离子交换膜和阳离子交换膜之间填充有混合树脂，在电解池中阴离子交换膜一侧设置有阳极板，在电解池中阳离子交换膜一侧设置有阴极板，阳极板和阴极板正对设置，超声波发生系统的超声波探头设置在电解池中设置阳极板的阳极区内。

所述阳离子交换膜为聚乙烯异相阳离子交换膜，阴离子交换膜为聚乙烯异相阴离子交换膜，混合树脂为阴阳离子混合树脂。

所述混合树脂中阳离子树脂和阴离子树脂按照体积比为1:2进行混合。

所述阳极板的材料为钛基镀铂材料，阴极板的材料为石墨材料。

一种处理酸性含砷溶液的方法，包括如下步骤：

步骤一，先向电解池中加入待净化的酸性含砷溶液，在阳极液中加入析氧抑制剂；

步骤二，再给阳极板和阴极板通电进行电解，同时开启超声波发生系统，通过超声波探头为待净化的酸性含砷溶液施加超声波。

所述待净化的酸性含砷溶液的酸度为15％～30％，其中，砷的浓度为1～6g/L；析氧抑制剂为硫氰酸铵或聚磷酸铵。

所述步骤二中，电解池中电解液温度为5～25℃，电解时间为30～180min。

所述阳极板和阴极板之间的电压为4.0～6.0V。

所述阳极板上的电流密度为1500～3000A/m²。

所述超声波发生系统的超声频率为20～40kHz，超声功率为90～170W。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过将EDI和超声电化学氧化法结合处理酸性含砷溶液，超声波发生系统的超声波探头设置在电解池中设置阳极板的阳极区内，利用超声空化作用产生的羟基和过氧化氢自由基，能够提高过一硫酸的产量，促进三价砷的氧化，还能够增加离子活性，加快传质过程，减小溶液浓差极化，从而达到降低槽电压，提高电流效率，减小能耗的目的，在超声波发生系统和电场力作用下，酸性含砷溶液中的硫酸根类离子和三价砷络合离子先后通过离子交换树脂和阴离子选择膜进入阳极区，在阳极区得到很好的富集，硫酸根类离子和三价砷在阳极直接被氧化为过一硫酸和五价砷，溶液中的三价砷被过一硫酸间接氧化为五价砷；酸性含砷溶液中的钠离子和氢离子先后通过离子交换树脂和阳离子交换膜进入电解池中设置阴极板的阴极区，形成氢氧化钠；阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的中间区溶液的阴阳离子得到很好分离，最终变为净化液，净化后的溶液含砷量很小，达到国家排放标准，电解时，阳极反应中，除主反应外，还有析氧副反应，该反应是降低电流效率的主要原因，因此在阳极液中加入析氧抑制剂，析氧抑制剂只影响氧气发生的动力学，而不影响SO₄^2-(或HSO₄^-)放电的动力学，使阳极上氧气析出速度降低，有利于SO₄^2-(或HSO₄^-)离子放电过程的进行。

【附图说明】

图1为本发明的装置的结构示意图。

图2为本发明的离子迁移的结构示意图。

其中，1-电解池，2-阳极板，3-阴极板，4-阴离子交换膜，5-阳离子交换膜，6-超声波发生系统，7-超声波探头，8-混合树脂，9-阳极区，10-中间区，11-阴极区，12-途径a，13-途径b，14-途径c。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。