硫酸亚铁-活性炭处理高浓度含氰废水

硫酸亚铁 -活性炭处理高浓度含氰废水

1 乔治强 2 吴滨

1 身份证号： 23050219881226**** 2 身份证号： 43011119890612****

1湖南平安环保股份有限公司

摘要：分别研究了硫酸亚铁沉淀-活性炭吸附催化氧化两步静态和连续动态处理高炉煤气洗涤高浓度含氰废水的工艺。通过单因素法确定了静态处理的最佳工艺条件。在此条件下，两步法静态处理总氰和挥发氰的综合去除率分别为99.6% 、99.8%。将静态实验确定的工艺条件应用于连续动态实验过程，处理后的废水中挥发氰浓度低于0.5mg/L，废水达到国家排放标准要求。

关键词：总氰化物；易释放氰化物；活性炭；硫酸亚铁；去除率

钢铁企业高炉煤气洗涤过程中，煤气中的氰化物被水洗涤并吸收，随着洗涤水的不断循环使用，水中氰化物浓度不断升高，当达到一定浓度时，循环水对氰化物的溶解能力会越来越小直至不再具备对氰化物的洗涤吸收效果，造成高炉煤气洗涤系统无法正常运行，严重影响钢铁生产^[1]。

目前氰化物处理方法很多，如酸化回收法、膜分离技术、化学络合法、萃取法、自然降解法、化学氧化法^[2,3,4]。杜健敏等^[5]用硫酸亚铁处理高浓度含氰废水使之形成络合沉淀来达到去除氰化物的目的。张明祖等^[6]用铜离子改性活性炭处理含氰废水，利用铜离子改性活性炭吸附氰化物达到去除氰化物的目的。化学络合法药剂来源广、耗量少、操作方便，能处理大部分的络合氰化物，在高浓度含氰废水处理中佳势明显，日益受到重视。但是，该方法处理程度不够，难以达到排放标准，尤其是处理CN^-浓度低于10 mg/L时，效果更差^[5,7,8,9]。活性炭能有效的处理低浓度的游离氰根离子，且易于使用，药剂来源广。但是，活性炭在处理高浓度含氰废水中药剂用量大，很不经济^[1,6]。

本实验研究了采用硫酸亚铁沉淀和活性炭吸附催化氧化两步法静态和连续动态处理某钢铁企业的高浓度高炉煤气洗涤含氰废水的工艺。

1 实验方法

1.1硫酸亚铁-活性炭静态处理含氰废水

取500 mL原水，先调节原水pH值，再加入一定量的硫酸亚铁，匀速搅拌，在室温下反应一定时间。反应完毕静置一段时间后，去除沉渣，取上清液，再次调节其pH值，之后加入一定量次氯酸钙，在室温下反应一段时间，反应完毕静置一段时间后，取上清液测其总氰化物和易释放氰化物浓度。

1.2硫酸亚铁-活性炭连续动态处理含氰废水

调节硫酸亚铁、10%稀硫酸的投加速率，将原水用微量泵提升并经流量计3计量后，送入第一反应池，反应后进入沉淀池静置沉淀，处理沉渣。在废水进入吸附塔前，用双柱塞流量泵控制进液流量，调节10%稀硫酸的投加速率，废水在吸附塔反应后，在取样口取上清液测其总氰化物浓度。

2 结果与讨论

2.1 硫酸亚铁-次氯酸钙静态处理含氰废水

2.1.1 硫酸亚铁处理含氰废水

2.1.1.1 硫酸亚铁加入量对含氰废水处理效果的影响

取500 mL原水（总氰化物浓度为201 mg/L，易释放氰化物浓度为119.49 mg/L，下同），加入一定量FeSO₄·7H₂O，用10 %稀硫酸调节其pH值为6，搅拌反应30 min。硫酸亚铁加入量对废水处理效果的影响见图1。

图1 硫酸亚铁加入量对处理效果的影响

从图1可知，随着硫酸亚铁实际加药量与理论加药量之比不断增大，总氰化物和易释放氰化物的去除率不断增大。当这比例为2.5 倍时，去除率分别达到95.52 %和93.10 %。此后，去除率不再增加。因此，从经济成本角度考虑，在搅拌条件下，选择硫酸亚铁实际加药量为理论加药量的2.5 倍。

2.1.1.2 pH对含氰废水处理效果的影响

取500 mL原水，加入理论加药量2.5 倍的FeSO₄·7H₂O，用10 %稀硫酸调节其pH值，搅拌30 min。pH对废水处理效果的影响见图2。

图2 pH对废水处理效果的影响

从图2可知，反应pH为8时，总氰化物和易释放氰化物去除率最低，随着pH值不断减小，总氰化物和易释放氰化物的去除率不断增大，当pH为6时，分别达到95.52 %和93.10 %。此后，随pH值继续减小，两者去除率略微增加。因此，从经济成本角度考虑，在搅拌条件下，选择反应pH值为6。

2.1.1.3 反应时间对含氰废水处理效果的影响

取500 mL原水，加入理论加药量2.5 倍的FeSO₄·7H₂O，用10 %稀硫酸调节其pH值为6，搅拌一定时间。不同反应时间对废水处理效果的影响见图3。

图3 反应时间对废水处理效果的影响

从图4可知，随着反应时间不断增加，总氰化物和易释放氰化物的去除率不断增大。当反应时间为30 min时，去除率分别达到95.52 %和93.10 %。此后，去除率只是略微增加，从经济成本角度考虑，在搅拌条件下，选择反应时间为30 min。

经单因素实验确定硫酸亚铁沉淀法的最佳工艺条件为：硫酸亚铁加药量为理论加药量的2.5 倍、反应pH为6、反应时间为30 min。

2.1.2 活性炭处理含氰废水

经单因素实验确定活性炭吸附法处理含氰废水的最佳工艺条件为：活性炭加入量为1g/L、反应pH为8、反应时间为9h。

2.2 硫酸亚铁-活性炭连续动态处理含氰废水

采用如图3所示的流程对含氰废水进行动态处理。从取样口出水时开始，每隔1h在取样口取液，测定其总氰化物及挥发氰浓度。动态处理含氰废水效果如图4。

图4 动态实验对含氰废水的处理效果

从图8可知，随着动态处理的不断进行，开始一段时间处理后废水中氰化物的含量基本低于0.5mg/L，处理60h后氰化物浓度开始增加，到90h后挥发氰浓度达到5.4mg/L左右。即在60h前活性炭处理废水，流出液中挥发氰浓度均低于0.5mg/L，低于国家排放标准。

4 结论

（1）硫酸亚铁络合处理含氰废水有较好的除氰效果。经单因素实验佳化反应条件，当硫酸亚铁投加量为理论加药量的2.5倍，反应pH为6，反应时间为30min时，总氰化物和易释放氰化的去除率分别达到95.52%和93.10%。

（2）将静态实验所得的最佳实验条件应用于动态实验中，处理后废水中挥发氰浓度低于0.5mg/L，达到国家排放标准。但活性炭对总氰的吸附效果不理想，只能降到0.76mg/L，不能达到国家排放标准，建议在活性炭处理前对总氰进行氧化分解。

[参考文献]

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[2] 陈华进. 高浓度含氰废水处理[D].南京：南京工业大学,2005.

[3] 李德永，武丽丽. 含氰废水的处理方法[J].山西化工，2005,25(2)：18-20,73.

[4] Averin Khodak.PHysical and Chemical Conditions of Formation and Decomposition of Cyanides in Blast Furnace[J].Metally,2001(1)：20-25.

[5] 杜健敏，王敬，王光华等. 亚铁法处理大型高炉煤气洗涤水中氰化物的实验研究[J].武汉大学学报：自然科学版，2005,28(4)：357-359.

[6] 张明祖，刘建，覃路燕. 铜离子改性活性炭的制备及其除废水中CN^-的研究[J].化工环保，2008,28(4)：308-311.

[7] 陈华进，沈发治. 化学络合法处理含氰废水反应化学平衡研究[J].安徽化工，2008,34(3)：59-60,62.

[8] 王炳浚. 用铁蓝法处理含氰废水[J].燃料与化工，1994,25(6)：305-308.

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