含氰廢水處理研究進(jìn)展

萬志鵬

(江西師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，江西 南昌 330022)

氰化物特指含有氰基的化合物。氰化物又可分為無機(jī)氰化物，較為常見的有氰化鉀，氰化鈉，它們都含有劇毒。另外有有機(jī)氰化物如乙氰、丙烯氰、正丁氰等。工業(yè)中經(jīng)常使用到氰化物，例如：在冶金工業(yè)中氰化物常用來提取金屬金、銀等；在電鍍行業(yè)中，基于其良好的配位性能可用作電鍍液；另外還可用于各種有機(jī)高聚物的合成，如合成纖維，合成橡膠等[1]。氰化物在工業(yè)中的廣泛使用，常常導(dǎo)致工業(yè)廢水中含有大量的氰離子，如果不對其進(jìn)行處理就排放，含有劇毒的氰化物不僅對人類自身有害，還會對環(huán)境造成影響。近些年來，我國十分注重環(huán)境保護(hù)，并對化工企業(yè)提出了更高的環(huán)保要求，含氰廢水的處理是很多化工企業(yè)面臨的難題。開發(fā)操作容易，成本低廉，環(huán)境友好的含氰廢水處理技術(shù)顯得尤為重要。目前來看，含氰廢水的處理方法有很多種，筆者就此進(jìn)行簡單綜述，總結(jié)分析最新的研究進(jìn)展，給實際化工企業(yè)處理含氰廢水作業(yè)提供一定的參考。

1 含氰廢水的處理方法

1.1 堿性氯化法

堿性氯化法是目前國內(nèi)最常見的處理含氰廢水的方法，工藝成熟。其基本原理是在堿性條件下使用氯系氧化物，如次氯酸鈉、液氯、漂白粉等，將氰化物氧化破壞，生成對環(huán)境無毒無害的CO2和N2。其中，因次氯酸鈉價格低廉，儲存、運輸安全方便，故應(yīng)用最為普遍。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下[2]：

CN-+ ClO-→ CNO-+ Cl-(1)

2CNO-+ 3ClO-→ CO2↑+ N2↑+ 3Cl-+ CO32-(2)

除氰過程中分為兩步，第一步將pH值控制在10～11.5，因為在該條件下反應(yīng)速率快，反應(yīng)完全，可避免有毒物質(zhì)氯化氰的生成；第二步反應(yīng)pH值應(yīng)控制在7.5～8，pH過高，反應(yīng)速率反而低[3]。該法處理效果較好，能有效的去除游離的氰根負(fù)離子，便于操作管理，節(jié)省工廠處理污水成本，但不適用處理高濃度含氰廢水，濃度太高，很容易產(chǎn)生CNCl氣體，污染壞境，對操作人員危害大；難以除去穩(wěn)定的鐵氰絡(luò)合物，且苛性堿和次氯酸鈉用量太大，對管道、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，需要使用抗腐蝕的破氰反應(yīng)器。所以在實際操作中，不僅要對相關(guān)設(shè)備采取相應(yīng)的防腐措施，還特別要注意采取預(yù)防措施防止產(chǎn)生的毒性氣體，造成人員安全事故。

1.2 因科法

1982年，美國Inco公司開發(fā)出因科法處理污水中的氰化物。其基本原理是利用煙氣中的SO2/O2作為氧化劑，以廢水中可溶性銅離子作為催化劑，將氰化物中的氰氧化為毒性較低的CNO-，進(jìn)而形成碳酸氫鹽和銨鹽，以達(dá)到除去工業(yè)廢水中氰化物的目的[4]。鐵氰絡(luò)合物在煙氣作用下解離出CN-，形成CNO-，最后以不溶金屬鐵氰絡(luò)合物的形式被除去。該方法相較堿性氯化法而言，可以有效除去廢水中的鐵氰絡(luò)合物。據(jù)報道，用SO2煙氣處理黃金冶煉廠含氰廢水，廢水中的氰化物去除率可達(dá)99%以上[5]。改進(jìn)的因科法用焦亞硫酸鈉代理傳統(tǒng)工藝中SO2做氧化劑，范榮桂等[6]研究了pH值、焦亞硫酸的量、反應(yīng)時間、硫酸銅的量對CN-去除率的影響，得出在用H2O2進(jìn)行降氰預(yù)處理后，在pH值為7，焦亞硫酸鈉的量為0.5 g/L，硫酸銅的用量為3 mL/L，反應(yīng)時間為1h時，處理效果最佳，氰化物去除率平均能夠達(dá)到99.70%，處理后的污水能夠達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。韓婧[7]等通過試驗研究得出因科法較堿性氯化法在處理甘肅某金礦含氰廢液時效果更好，藥劑用量少。

1.3 膜分離法

膜分離技術(shù)自20世紀(jì)60年代快速發(fā)展后，儼然成為了一種高效環(huán)保的新型分離技術(shù)，在我國污水處理中取得了較為廣泛的運用。膜具有滲透性，根據(jù)對不同的離子、分子選擇性不同，從而可以達(dá)到分離混合物的目的。膜分離技術(shù)主要有超濾法、微濾法、納濾法[8]。膜分離法利用具有選擇性的分離膜，只允許CN-通過，CN-自由擴(kuò)散至另一側(cè)，被堿液吸收，從而實現(xiàn)分離。李雅等[9]采用膜吸收法處理河南某黃金冶煉廠的含氰廢水，結(jié)果表明膜吸收法能將廢水中的氰化物質(zhì)量濃度由1000 mg/L降至0.5 mg/L，去除率最高可達(dá)95%；在間歇操作中，隨廢水流量增大，單位時間內(nèi)除氰速率越快。在膜分離技術(shù)的基礎(chǔ)上，將生物處理和膜過濾技術(shù)結(jié)合起來的膜生物反應(yīng)器法處理含氰廢水，效率高，出水無需進(jìn)行消毒處理。楊琦等[10]采用膜生物反應(yīng)器和Fenton 法結(jié)合處理丙烯氰廢水，優(yōu)化處理工藝，COD去除率達(dá)到80%～88%，BOD5去除率達(dá)到98%，處理后的水質(zhì)可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，膜分離技術(shù)效率高，能自動化管理，既可連續(xù)操作，也可間歇操作，對污水的適應(yīng)性強(qiáng)。

1.4 輻射法

輻射法處理廢水是這些年新興的處理技術(shù)，在污水處理中具有良好的應(yīng)用前景。將輻射技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)中，是21世紀(jì)原子能應(yīng)用的主要研究方向。采用核輻射處理含氰廢水，其原理是廢水中的氰根在核輻射下分解為無毒無害或低毒的中間產(chǎn)物，降低廢水生物毒性，提高可生化降解性。王建龍等[11]采用電子加速器處理量為30 m3·d-1的工業(yè)含氰廢水，通過設(shè)計正交實驗，優(yōu)化操作條件，使氰化物分解為氰酸鹽、氨氮及少量的NO2-和NO3-，并得出電離輻射技術(shù)能夠有效去除污水中的氰化物，CN-的降解效率按影響程度高低依次是輻射劑量、CN-初始濃度、廢水pH值；加入臭氧能夠提高CN-的去除效率，出水能夠達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)化學(xué)氧化法相比，輻射法處理含氰廢水污染物降解徹底，不會產(chǎn)生二次污染，幾乎不需要加入其它化學(xué)試劑；但也存在相應(yīng)的缺點，如處理成本過高，目前尚未大規(guī)模使用。

2 小結(jié)

含氰廢水處理除了以上方法之外，見于報道的還有很多方法，但每種廢水處理技術(shù)都有相應(yīng)的優(yōu)缺點，難以在實際的工業(yè)含氰廢水處理中獨當(dāng)一面，企業(yè)往往要根據(jù)實際情況進(jìn)行合理的選擇，這樣才能既滿足環(huán)境保護(hù)的要求，又能節(jié)省成本。鑒于目前環(huán)保要求的提高，開發(fā)研究出綜合能力強(qiáng)，高效節(jié)能的含氰廢水處理技術(shù)仍然是擺在我們面前的一個挑戰(zhàn)。