硫酸亞鐵-二氧化氯法處理高質(zhì)量濃度含氰廢水
摘要:試驗研究了硫酸亞鐵-二氧化氯處理含氰廢水的方法。在高質(zhì)量濃度含氰廢水中,先加入硫酸亞鐵處理后,過濾,再加入二氧化氯進(jìn)行二次廢水處理。該方法節(jié)省了反應(yīng)單元,過濾時氰的質(zhì)量濃度已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),改善了操作環(huán)境,提高了鐵藍(lán)的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:含氰廢水；絡(luò)合沉淀；二氧化氯氧化；處理
0 引 言
含氰廢水來源非常廣泛,如氰化法提金、電鍍、金屬加工、煉焦、農(nóng)藥化學(xué)工業(yè)等。極少量的氰化物就會使人、畜在很短的時間內(nèi)中毒死亡,還會造成農(nóng)作物減產(chǎn)。氰化物污染水體引起魚類、家畜以至人群急性中毒的事例,國內(nèi)外均有報道。因此,含氰廢水必須進(jìn)行處理,必須達(dá)到國家制定的排放標(biāo)準(zhǔn)[1,2]。
氰化物處理方法很多,如酸化回收法、膜分離技術(shù)、化學(xué)絡(luò)合法、萃取法、自然降解法、化學(xué)氧化法等[3,4]；瘜W(xué)絡(luò)合法藥劑來源廣、耗量少、成本低,設(shè)備投資費(fèi)用少,操作方便,且產(chǎn)物可回收制造鐵藍(lán)或進(jìn)一步制造黃血鹽(K4[Fe(CN)6·3H2O])產(chǎn)品,因此在高質(zhì)量濃度含氰廢水處理中優(yōu)勢明顯,日益受到重視[5,6]。但是,該方法處理程度不夠,難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),尤其是處理CN-質(zhì)量濃度低于10mg/L時,效果更差。二氧化氯是一種新型的水處理劑；與氯氣相比,它具有氧化性更強(qiáng)、操作安全簡便、受pH值影響較小的特點。由于具有強(qiáng)氧化性、氧化能力持久等優(yōu)點,二氧化氯在廢水處理方面的應(yīng)用與研究已有越來越多的報道[7,8]。顯然,二氧化氯處理含氰廢水不能回收氰化物,特別在高質(zhì)量濃度廢水中藥劑用量大,很不經(jīng)濟(jì)。將硫酸亞鐵法與二氧化氯法聯(lián)合應(yīng)用,既能回收氰化物,又能使處理后廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),無疑有著重要的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
1 去除氰化物原理
1.1 硫酸亞鐵去除氰化物原理
CN-與多種金屬離子可形成穩(wěn)定絡(luò)合物,而多數(shù)絡(luò)合物是無毒無害的。根據(jù)這一性質(zhì)常用Fe2+和CN-形成Fe(CN)4-6,然后再與其它金屬離子形成沉淀的特性來處理含氰廢水。通常選用廉價的硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)為沉淀劑,將CN-轉(zhuǎn)化為亞鐵藍(lán)(Fe2[Fe(CN)6],Ksp=10-35)沉淀:
6CN-+3FeSO4·7H2OFe2[Fe(CN)6]↓+3SO2-4+21H2O；
經(jīng)曝氣,亞鐵藍(lán)在空氣中氧氣的氧化下,將進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為鐵藍(lán)(Fe4[Fe(CN)6]3,Ksp=10-42)沉淀:
3Fe2[Fe(CN)6]+2H2SO4+O2Fe4[Fe(CN)6]3↓+2FeSO4+2H2O。
1.2 二氧化氯去除氰化物原理
二氧化氯去除氰化物反應(yīng)也是分為兩個階段完成,即局部氧化反應(yīng)和完全氧化反應(yīng)。但是,與ClO-不同的是局部氧化階段中,ClO2會消耗OH-,因此該階段進(jìn)行過程中pH值會下降；第二階段完全氧化反應(yīng)最好在酸性條件下進(jìn)行,這樣可以充分發(fā)揮ClO2的氧化能力。
其反應(yīng)機(jī)理第一步為:
CN-+2ClO2+2OH-CNO-+2ClO-2+H2O；
第二步是氰酸鹽CNO-繼續(xù)被氧化:
10CNO-+6ClO2+4H+10CO2+5N2+6Cl-+2H2O,
2CNO-+6ClO2+2H2O2CO2+N2+6ClO-2+4H+。
2 試驗部分
2.1 試劑和儀器
FeSO4·7H2O:分析純,天津市天河化學(xué)試劑廠；濃硫酸:分析純,南京化學(xué)試劑廠；模擬含氰廢水:用NaCN自制,起始pH值為10；穩(wěn)定性二氧化氯:工業(yè)品,南京納科精細(xì)化工有限公司；鹽酸:分析純,南京化學(xué)試劑廠。
BS110S電子分析天平,德國賽多利斯公司。
JJ-1精密增力電動攪拌器,常州國華電器有限公司。
2.2 氰化物分析方法
對于易釋放氰化物和總氰化物的測定,采用GB7487-87方法。當(dāng)質(zhì)量濃度大于1mg/L,采用硝酸銀滴定法；當(dāng)質(zhì)量濃度小于1mg/L,采用吡啶-巴比妥酸光度法。
2.3 試驗步驟
2.3.1 硫酸亞鐵處理含氰廢水
取適量自制模擬含氰廢水(CN-質(zhì)量濃度為1000mg/L),加入一定量硫酸亞鐵,攪拌一段時間,再靜置一段時間后,過濾。過濾得到的濾液即為預(yù)處理后出水。分別測定處理后廢水中易釋放氰化物和總氰化物質(zhì)量濃度。
2.3.2 硫酸亞鐵-二氧化氯處理含氰廢水
首先進(jìn)行鐵藍(lán)的水溶性試驗。取一定量硫酸亞鐵處理含氰廢水沉淀,用蒸餾水洗滌。即將沉淀放入燒杯中,加入pH值為6的蒸餾水,攪拌,靜置一段時間后,過濾。測定濾液中總氰化物質(zhì)量濃度。
取適量原自制模擬含氰廢水,加入一定量硫酸亞鐵,反應(yīng)一段時間后,加入一定量活化后自制穩(wěn)定性二氧化氯,反應(yīng)一段時間,再靜置一段時間后,過濾。過濾得到的濾液即為處理后出水。測定處理后廢水中總氰化物質(zhì)量濃度。
3 結(jié)果與討論
3.1 硫酸亞鐵處理含氰廢水
3.1.1 硫酸亞鐵加入量的確定
取200mL自制模擬含氰廢水(CN-質(zhì)量濃度為1000mg/L),加入一定量FeSO4·7H2O,用硫酸調(diào)節(jié)pH值為6,攪拌反應(yīng)20min。硫酸亞鐵加入量對廢水處理效果的影響見表1。
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