刘永富

摘要：铅锌冶炼过程中，稀散金属以及砷等元素会慢慢在各种渣中富集。从渣中提取稀散金属不可避免会遇到砷的问题。如何有效的提取稀散金属且将砷以一种及经济又稳定的形态被分离，成为行业一直研究的课题。本文通过试验，研究介绍高锰酸钾吸收液对砷化氢的吸收过程出现的问题，找到解决办法。

关键词：砷化氢 高锰酸钾、吸收容量

1.试验过程

1.1试验原理

砷化氢（AsH3）是一种无色、有类似大蒜臭味的剧毒气体，对人体危害极大。砷化氢溶于水，但在水中的溶解度不高，因此用一般的碱液吸收剂很难达到较好的吸收效果，而砷化氢本身具有还原性，因而可以使用强氧化性的吸收液对其进行化学处理，被氧化后的砷化氢转变为砷酸盐或亚砷酸盐溶解在水中从而达到去除的目的。

1.2砷化氢的浓度检测

砷化氢浓度的测定参考了《车间空气中砷化氢的二乙氨基二硫代甲酸银分光光度测定方法》（GB/T 16035-1995），在此标准的基础上，根据实际情况调整和改进了部分操作，使其能准确测定砷化氢的浓度。改进后的方法具有灵敏度高的特点，可以测量最低为0.03mg/m3的砷化氢气体，满足砷化氢尾气排放标准小于0.3mg/m3的要求。

2.试验结果及分析

2.1高锰酸钾体系吸收砷化氢气体的效果

为了考察高锰酸钾对砷化氢的吸收效果，通过设定不同高锰酸钾浓度及酸碱度，在一定砷化氢浓度条件下吸收30min，通过测定经吸收液吸收后尾气中砷化氢的浓度及计算其吸收效率，综合评价其吸收效果。试验前测定产生的砷化氢气体浓度，不同组试验分别测定其尾气砷化氢浓度，试验结果如表1所示：

从表1可以看出，在高锰酸钾浓度为0.01mol/L的条件下，酸性体系下的高锰酸钾溶液对砷化氢的吸收效果要好于中性及碱性条件下的高锰酸钾溶液;在其他条件相同的情况下，高锰酸钾浓度越高，吸收效果越好，0.1mol/L酸性高錳酸钾溶液能够百分之百的去除气体中的砷化氢。涉及到的反应如下：

3AsH3+8KMnO4+H2SO4=3K2HAsO4+MnO2↓+4H2O+ K2SO4

2.2高锰酸钾体系单因素试验

2.2.1不同酸碱度下高锰酸钾溶液吸收砷化氢气体的能力

根据之前试验结果，建立相同高锰酸钾浓度和不同酸度吸收液体系，在相同的砷化氢气体浓度及气体流速条件下吸收相同时间，测定其尾气中砷化氢气体的含量，不同酸碱度下高锰酸钾对砷化氢的吸收效果。试验结果表明，高锰酸钾溶液在一个相当广泛的pH范围内对砷化氢气体有非常好的吸收能力。在实际应用中，高锰酸钾吸收液的初始pH可以为弱酸性、中性和弱碱性。

2.2.2不同浓度高锰酸钾溶液吸收砷化氢气体的能力

为选择较优的高锰酸钾浓度，本实验考虑以不同浓度的高锰酸钾溶液作为吸收剂，在其他条件相同的条件下进行吸收试验，评价高锰酸钾浓度吸收砷化氢气体的影响。试验结果表明，高锰酸钾浓度对吸收效果有很大的影响，高锰酸钾浓度越高，吸收砷化氢气体的能力越强，吸收效果越好。

2.2.3高锰酸钾体系吸收容量的测定

为了考察高锰酸钾体系对更好浓度砷化氢气体的适应情况，以及简短测定吸收容量时所需要的时间。从实验中可以看出，0.1mol/L高锰酸钾溶液能够很好的吸收浓度为2000mg/m3的砷化氢气体，处理后的尾气中砷化氢浓度低于排放标准。通过试验，我们可以发现，只有60min的时长可以保证吸收后的尾气浓度小于车间砷化氢气体最高容许浓度0.3mg/m3，吸收时长超过60min后，尾气中的砷化氢气体浓度即已超过该标准。

2.3防垢方案的探索

从上面的理论分析以及实际的反应结果看，二氧化锰在高锰酸钾的吸收反应中无法避免且会大量生成。在吸收过程中产生的二氧化锰不断附着在管壁，不断增厚。从二氧化锰的产生到二氧化锰沉淀的析出过程中，必有一个晶体长大的过程。因此，抑制二氧化锰晶体生长可能是防止二氧化锰结垢与堵管的有效途径。2.3.1螯合剂对沉淀的影响

EDTA（乙二胺四乙酸）可以与Mn2+螯合，假若高锰酸钾在吸收砷化氢的过程中生成了Mn2+，体系中加入一定量的EDTA后，是否可以通过首先形成螯合的EDTA-Mn，从而避免Mn2+与过量的MnO4-反应生成MnO2而减少其产生量。通过试验发现，高锰酸钾中加入EDTA后对砷化氢的处理效果急剧下降，原因是EDTA可以和高锰酸钾发生氧化还原反应而导致吸收液失效。

2.3.2分散剂对沉淀的影响

分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散一些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成稳定悬浮液所需的药剂。高锰酸钾溶液在吸收砷化氢的过程中产生了二氧化锰，随着反应的不断进行，二氧化锰颗粒不断长大，于是沉积在反应管的底部以及附着在管壁上。在二氧化锰颗粒不断长大的过程中，若能通过其他药剂抑制二氧化锰颗粒的长大，让二氧化锰悬浮于体系中，从而可以避免二氧化锰沉淀，防止其吸附在吸收设备与管道上。

3.结论及建议

通过以上实验结果，可得到如下结论及建议：

（1）改性高锰酸钾适应的砷化氢浓度范围广。

在试验条件下，适当浓度（0.05～0.2mKMnO4;.5%AgNO3+2.5%H2SO4+3%H2O2）的两组吸收液都能够有效处理浓度在0-2000mg/m3范围的砷化氢气体，使其尾气浓度低于0.3mg/m3。

（2）影响吸收效率和有效吸收时长最重要的两个因素分别为吸收液用量和吸收液浓度。提高高锰酸钾浓度，增加吸收液的用量有利于砷化氢气体的吸收，延长有效吸收时间。要保证吸收液的高效吸收，气液接触时间很关键。

参考文献：

[1]赖燕， 况乔斌， 杜成琼，等. 含砷矿渣现场处理危险因素分析及应急救援措施探讨[C]// 中华预防医学会. 中华预防医学会， 2016.