酸性废水中的砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在。已知As2S3难溶于水,也不溶于稀硫酸、稀盐酸等无机酸。
(1)工业上采用硫化法(通常用Na2S)去除废水中的砷。
①向酸性废水中加入Na2S,产生的H2S与H3ASO3反应生成As2S3的化学方程式为3H2S+2H3ASO3=As2S3↓+6H2O3H2S+2H3ASO3=As2S3↓+6H2O.
②沉淀后,若废水中c(S2-)=1.0×10-4mol•L-1,则c(As3+)=2.0×10-13mol/L2.0×10-13mol/L。[Ksp(As2S3)=4.0×10-38]。
③为了防止As2S3与过量的S2-形成络合离子而溶解,通常需添加适量的FeSO4溶液,形成FeS,与As2S3共沉淀。验证沉淀中含有FeS的实验方法是取少量反应后的沉淀于过滤器中,用蒸馏水洗涤,向滤液中滴加几滴KSCN溶液和少量氯水,不变红,取少量洗涤干净的沉淀于试管中,加入足量稀盐酸,过滤,向滤液中加入几滴KSCN溶液,若出现红色,则说明原沉淀中含FeS取少量反应后的沉淀于过滤器中,用蒸馏水洗涤,向滤液中滴加几滴KSCN溶液和少量氯水,不变红,取少量洗涤干净的沉淀于试管中,加入足量稀盐酸,过滤,向滤液中加入几滴KSCN溶液,若出现红色,则说明原沉淀中含FeS.
(2)用硫代硫酸钠(Na2S2O3)替代Na2S处理含砷酸性废水可避免H2S污染。
①Na2S2O3去除酸性废水中H3AsO3的反应机理如图1所示,S2O32-经过“途径Ⅰ”的除砷过程可描述为S2O32-与氢离子在紫外线照射下可以生成HS•,两个HS•可以结合生成H2S2,H2S2分解得到S8和H2S,H2S和H3AsO3发生反应生成As2S3S2O32-与氢离子在紫外线照射下可以生成HS•,两个HS•可以结合生成H2S2,H2S2分解得到S8和H2S,H2S和H3AsO3发生反应生成As2S3(图中“HS•”为自由基,“•”表示孤单电子)。

②其他条件相同时,在紫外线照射下,将Na2S2O3分别加入到不含H3AsO3的酸性废水和含H3AsO3的酸性废水中,监测到反应过程中部分物质的浓度变化如图2所示,发现均不释放H2S,其原因是向不含H3AsO3的酸性废水中加入Na2S2O3时,S2O32-与氢离子在紫外线照射下可以生成的H2S可与S2O32-离子在紫外线照射下生成的SO32-离子反应,转化为8,向含H3AsO3的酸性废水中加入Na2S2O3时,S2O32-与氢离子在紫外线照射下可以生成的H2S和H3AsO3反应生成硫化砷沉淀的速率大于H2S与亚硫酸根离子反应转化为S8的速率向不含H3AsO3的酸性废水中加入Na2S2O3时,S2O32-与氢离子在紫外线照射下可以生成的H2S可与S2O32-离子在紫外线照射下生成的SO32-离子反应,转化为8,向含H3AsO3的酸性废水中加入Na2S2O3时,S2O32-与氢离子在紫外线照射下可以生成的H2S和H3AsO3反应生成硫化砷沉淀的速率大于H2S与亚硫酸根离子反应转化为S8的速率。
【考点】含硫物质的性质及综合应用.
【答案】3H2S+2H3ASO3=As2S3↓+6H2O;2.0×10-13mol/L;取少量反应后的沉淀于过滤器中,用蒸馏水洗涤,向滤液中滴加几滴KSCN溶液和少量氯水,不变红,取少量洗涤干净的沉淀于试管中,加入足量稀盐酸,过滤,向滤液中加入几滴KSCN溶液,若出现红色,则说明原沉淀中含FeS;S2O32-与氢离子在紫外线照射下可以生成HS•,两个HS•可以结合生成H2S2,H2S2分解得到S8和H2S,H2S和H3AsO3发生反应生成As2S3;向不含H3AsO3的酸性废水中加入Na2S2O3时,S2O32-与氢离子在紫外线照射下可以生成的H2S可与S2O32-离子在紫外线照射下生成的SO32-离子反应,转化为8,向含H3AsO3的酸性废水中加入Na2S2O3时,S2O32-与氢离子在紫外线照射下可以生成的H2S和H3AsO3反应生成硫化砷沉淀的速率大于H2S与亚硫酸根离子反应转化为S8的速率
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