砷是有色金属矿产中一种常见的伴生元素,而含砷化合物中,As³⁺的毒性和移动性均远远超过As⁵⁺,因此As³⁺的氧化成为常规除砷过程中必不可少的处理步骤。以往探索三价砷氧化过程,多处理的是酸性体系,而对碱性体系探讨不足。本文研究的是碱性环境中三价砷的空气氧化过程,讨论了不同试剂对该过程的催化效应,确定了高锰酸钾试剂对反应具有显著的促进作用。实验考察了溶液pH值、总砷浓度、空气流量、反应温度等因素对三价砷氧化速率的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜、化学物相分析等方法对反应产物进行了表征。结果表明:高锰酸钾在和三价砷的反应过程中具备超计量氧化的特点,在体系As/Mn摩尔比升至21:1时仍能高效地将As³⁺氧化,其对空气氧化过程的促进作用主要表现在:高锰酸钾直接氧化As³⁺;体系有空气通入的情况下,锰离子或锰氧化物可表现出一定的催化作用;高锰酸钾反应产物K_0.27MnO₂（H₂O）_0.54对As³⁺存在较强的吸附作用,可促进As³⁺的催化氧化过程。锰-砷反应过程存在着两种反应速率,初始反应速率极快,而后变缓,这主要受反应机理以及反应物、反应产物的扩散过程控制。体系pH值通过影响产物性质而对氧化效果有显著的影响,体系初始pH=12.5～13范围内反应将生成富钾新生态二氧化锰K_0.27MNO₂（H₂O）_0.54;初始pH=12时反应产物以液态存在;最适宜的体系pH值为13。体系总砷浓度升高可影响固体产物形貌,同时减慢氧化速率,最适宜的总砷浓度为0.0667～0.2002mol/L,其中总砷浓度为0.0667mol/L时,反应2h即可完全氧化体系中的As³⁺。增加体系空气流量或者升高温度会显著加快As³⁺的氧化速率,最适宜的气流量为0.2m³/h,最佳的反应温度为80℃。以高锰酸钾作催化剂,空气氧化三价砷,具有试剂用量少、操作简单、氧化效率高等优点,具备良好的工业应用前景。