選銅過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢水，其含有高質(zhì)量濃度的氰化物和銅，以及有價(jià)金屬金。廢水直接外排會(huì)對(duì)周圍水體造成嚴(yán)重污染，同時(shí)造成金的流失。為實(shí)現(xiàn)選銅含氰廢水的達(dá)標(biāo)排放和有價(jià)金屬的有效回收，對(duì)廢水進(jìn)行了試驗(yàn)研究。采用過(guò)氧化氫氧化—改性活性炭吸附法處理選銅含氰廢水，并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為選銅含氰廢水的工業(yè)化處理提供參考。
1、試驗(yàn)部分
1.1 廢水性質(zhì)
選銅含氰廢水主要組分分析結(jié)果見表1。由表1可知，廢水中氰化物質(zhì)量濃度為576mg/L，Cu質(zhì)量濃度為860mg/L，金質(zhì)量濃度為0.45mg/L，其主要以絡(luò)合物形式存在。
1.2 工藝流程
目前，用于處理含氰廢水的方法較多，過(guò)氧化氫氧化法在世界各地均有廣泛應(yīng)用，且在加拿大、南非等金礦的應(yīng)用效果較好。選銅含氰廢水中含有的大量銅離子可作為過(guò)氧化氫氧化反應(yīng)的催化劑，加快反應(yīng)速率。綜合考慮，確定選銅含氰廢水采用過(guò)氧化氫氧化—改性活性炭吸附法處理，其工藝流程見圖1。
1)過(guò)氧化氫氧化法。
以銅離子作為催化劑，利用過(guò)氧化氫氧化氰化物，使其轉(zhuǎn)化為氰酸鹽，水解生成無(wú)毒化合物。此外，銅還可轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀從廢水中去除。發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：
2)活性炭吸附法。
利用活性炭巨大的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)廢水中多種組分的吸附作用，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
1.3 儀器與試劑
儀器：X85-2S型攪拌器、FA2004C型分析天平、真空過(guò)濾機(jī)、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、分光光度計(jì)、原子吸收光譜儀等。
試劑：氫氧化鈉、顆?；钚蕴?，均為分析純，30%過(guò)氧化氫，工業(yè)純。
2、試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 pH
過(guò)氧化氫在酸性條件下比較穩(wěn)定，30%過(guò)氧化氫溶液pH值約為5，其在一般條件下不能氧化氰化物，只有在常溫、堿性、Cu2+作為催化劑條件下，過(guò)氧化氫才能氧化氰化物，因此pH對(duì)廢水中氰化物的去除至關(guān)重要。取選銅含氰廢水1L，在過(guò)氧化氫用量為25mL/L、攪拌速度為200r/min、反應(yīng)時(shí)間為120min的條件下，進(jìn)行pH單因素條件試驗(yàn)。pH對(duì)氰化物和銅去除效果的影響見圖2。
由圖2可知：氰化物去除率隨pH增加先提高后降低。當(dāng)pH值小于10時(shí)，大量銅離子溶出，氰化物去除率提高，而當(dāng)pH值大于10時(shí)，銅離子大量生成沉淀，氰化物去除率急劇下降，主要是因?yàn)楦遬H不利于電子的產(chǎn)生和傳遞。pH值為10時(shí)，氰化物去除率達(dá)到最大值，為95.41%。
2.2 過(guò)氧化氫用量
取選銅含氰廢水1L，在pH為10、攪拌速度為200r/min、反應(yīng)時(shí)間為120min的條件下，進(jìn)行過(guò)氧化氫用量單因素條件試驗(yàn)。過(guò)氧化氫用量對(duì)氰化物和銅去除效果的影響見圖3。
由圖3可知：隨著過(guò)氧化氫用量增加，氰化物和銅去除率均先提高后趨于穩(wěn)定。當(dāng)過(guò)氧化氫用量為10～20mL/L時(shí)，氰化物去除率增幅較大，當(dāng)過(guò)氧化氫用量為25mL/L，氰化物去除率達(dá)到93.28%，繼續(xù)增加過(guò)氧化氫用量，氰化物和銅去除率增幅較小。
2.3 反應(yīng)時(shí)間
取選銅含氰廢水1L，在pH為10、過(guò)氧化氫用量為25mL/L、攪拌速度為200r/min條件下，進(jìn)行反應(yīng)時(shí)間單因素條件試驗(yàn)。反應(yīng)時(shí)間對(duì)氰化物和銅去除效果的影響見圖4。
由圖4可知：當(dāng)反應(yīng)時(shí)間少于120min時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，氰化物去除率增加明顯。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于120min后，氰化物去除率變化不大。銅去除率與氰化物去除率趨勢(shì)基本一致。
2.4 正交試驗(yàn)
為了全面地研究過(guò)氧化氫用量、反應(yīng)時(shí)間、攪拌速度和pH對(duì)氰化物去除效果的影響，進(jìn)行了4因素3水平正交試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表2。
根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析可知，影響廢水中氰化物去除率各因素的主次關(guān)系為pH>反應(yīng)時(shí)間>過(guò)氧化氫用量>攪拌速度。試驗(yàn)確定最佳處理?xiàng)l件為pH=10、過(guò)氧化氫用量25mL/L、攪拌速度200r/min、反應(yīng)時(shí)間120min，處理后廢水中各組分含量及去除率見表3。
由表3可知，過(guò)氧化氫氧化法處理后，廢水中氰化物、銅去除率分別為94.05%、90.53%，但氰化物質(zhì)量濃度達(dá)34.30mg/L，不符合國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，仍需進(jìn)一步處理。
2.5 改性活性炭用量
改性活性炭即為向活性炭中加入聚二甲基二烯丙基氯化銨溶液，經(jīng)過(guò)攪拌、抽濾、烘干、研磨、過(guò)篩制得。吸附試驗(yàn)用選銅含氰廢水中的氰化物質(zhì)量濃度為30mg/L，控制pH值為7～8、吸附時(shí)間6h、吸附溫度25℃，考察改性活性炭用量對(duì)氰化物去除效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。
由表5可知，當(dāng)改性活性炭使用量超過(guò)20g/L時(shí)，氰化物質(zhì)量濃度小于0.5mg/L，符合GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。
試驗(yàn)分別采用過(guò)氧化氫氧化法、過(guò)氧化氫氧化—改性活性炭吸附法處理選銅含氰廢水，改性活性炭用量為20g/L，結(jié)果見表4。
由表4可知，選銅含氰廢水采用過(guò)氧化氫氧化—改性活性炭吸附法處理后，氰化物質(zhì)量濃度低于0.5mg/L，達(dá)到國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，銅去除率達(dá)98.83%，金回收率95.56%，載金炭金品位為0.022mg/g。
3、結(jié)論
1)影響過(guò)氧化氫氧化法去除選銅含氰廢水中氰化物各因素的主次關(guān)系依次為：pH>反應(yīng)時(shí)間>過(guò)氧化氫用量>攪拌速度，其最佳工藝條件為pH值10、過(guò)氧化氫用量25mL/L、攪拌速度200r/min、反應(yīng)時(shí)間120min。
2)改性活性炭用量超過(guò)20g/L時(shí)，處理后廢水中氰化物質(zhì)量濃度小于0.5mg/L，達(dá)到國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
3)選銅含氰廢水采用過(guò)氧化氫氧化—改性活性炭吸附法處理后，氰化物去除率高達(dá)99.91%，銅去除率達(dá)98.83%，金回收率達(dá)95.56%，有效去除氰化物、銅的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬金的回收。( >
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