含氰污水处理方法

1、含氧污水处理方法：因科法一一二氧化硫一空气氧化法2021-05-27 13:36:26含氧污水处理方法：因科法一一二氧化硫一空气氧化法在一定pH值范围内,在铜的催化作用下,利用 SO2和空气的协同作 用氧化废水中的氧化物,称为二氧化硫一空气氧化法,常简写成SO2/Air法.该方法是加拿大国际银金属公司于1982年创造的.该公司的英文缩写是INCO ,所以也把二氧化硫一空气氧化法叫做因科法.二 氧化硫一空气氧化法工艺简单, 设备不复杂,处理效果一般优于氯氧化 法不考虑硫氧化物的毒性、药剂来源广、处理本钱尚不算高、投资 少.因此,近年来,使用该方法的矿山已达三十多个,我国于 1984年 开始研究二

2、氧化硫一空气氧化法,于 1988年完成工业试验,有几个鼠 化厂曾采用二氧化硫一空气氧化法处理含氧废水,取得了一定的效果.1二氧化硫一空气氧化法特点二氧化硫一空气氧化法是一种纯消耗性的处理含氧废水浆方法,无 经济效益,因此,人们常常把这种方法与氯氧化法比较.1 . 1二氧化硫一空气氧化法的优点1能把废水中总氧化物CNT-降低到L,而氯氧化法仅能把可释放 氧化物降低到L.2能去除亚铁氧化物和铁氧化物,使水质大为提升.3去除废水中重金属的效果较好,在车间排放口除铜有时超标外,其它重金属均达标.4可处理废水,也可处理矿浆.5所需设备为氧化厂常用设备,投资少,易于操作、治理和维护.6工艺过程比较简单,可

3、人工限制,也可自动限制,均可取得满意的 处理效果.7当催化剂适量时,反响速度较快,可在小时内完成反响.8药剂来源广,对药剂质量要求不高,可利用“三废做为 SO2来 源.9处理后废水组成简单,对受纳水系影响小,给废水循环使用创造了 条件.I 0即可间歇处理,又可连续处理.II 处理本钱通常比氯氧化法低,尚可被矿山接受.1 2不氧化硫氧化物、药耗低,从处理本钱方面考虑,也可算是一个 优点.1 . 2二氧化硫一空气氧化法的缺点1不能消除废水中的硫氧化物,处理含硫氧化物的废水时,废水剩余毒性大些,由于硫氧化物的毒性是氧化物的千分之几.2车间排放口铜离子有时超标,但尾矿库溢流水铜不会超标.3产生的氟酸钠

4、水解慢,废水在尾矿库停留时间需长些,否那么废水仍具有一定毒性.4 可能需要加催化剂铜盐一珍贵的有色金属被消耗.5电耗高,一般是氯氧化法的35倍.6 影响处理效果的因素多,反响pH值、催化剂加量、二氧化硫加量、 充气量及空气弥散程度等,而氯氧化法仅加氯量和pH值两项.7使用液体、气体二氧化硫时,设备的腐蚀问题不容无视,催化剂硫 酸铜溶液对铁的腐蚀极大,应特别注意.8当废水含神时,由于二氧化硫把种复原为低价,导致神的去除率下 降,排水种可能超标.9属于破坏氧化物的方法,无经济效益,废水中贵金属、重金属不能 回收.1 0反响过程如果pH值过低,会逸出HCN和SO2,而且残鼠高； pH值过高时,残氧也

5、高,因此对反响 pH值的限制要求严格.2二氧化硫一空气氧化法所需药剂二氧化硫一空气氧化法所需药剂有石灰、铜盐、空气和含二氧化硫的药 剂,其中石灰和空气为人们所孰悉,不再介绍.铜盐可以是硫酸铜、氯 化铜,当废水中含铜 50100mg/L 以CuCN2-或CuCN32-存在 时也是催化剂时,可不加催化剂,选择二氧化硫药剂时,应考虑货源 充足,容易运输、价格低廉等因素,这直接涉及到二氧化硫一空气氧化 法的处理本钱.含二氧化硫的药剂较多,有气体、液体、固体之分,下 面分别介绍.2 . 1气体、液体二氧化硫气体二氧化硫包括冶炼烟气、焙烧烟气和硫酸厂烟气等.黄金氧化厂附 近往往没有产生这类气体的工厂或车间

6、,给利用这种二氧化硫造成了极 大的限制.但采用精矿焙烧除硫、种工艺的氧化厂具有这种有利条件, 这种氧化厂可采用二氧化硫一空气氧化法处理其含氧废水.二氧化硫是一种易液化、有强烈刺激性气味的无色气体.分子量,熔点c ,沸点C ,溶于水生成很不稳定的亚硫酸,25 C时二氧化硫在水中溶解度为%.在二氧化硫一空气法中,SO2起氧化剂的作用与氧协同作用,但其机理不详.而大局部 SO2和亚硫酸及其盐做复原剂使用.如：2AuCl4-+3SO2+3H2O=2Aub3H2SO4+8C1-亚硫酸做氧化剂的电极电位如下：H2SO3+4H+4e fS+H2O "0=可见,氧化水平较弱,尤其在碱性条件下,亚硫酸

7、盐具有很强的复原性：SO 4 2-+H2O+2e=SO3 2-+2OH- Q 0=从以上两个电极反响看,如果说H2SO3还具有氧化性,那么 SO32-具有很强的复原性.尽管如此,要想把气体SO2氧化成SO3,就远不如把SO32-氧化为SO42-容易：SO2+O2=2SO3+由此可见,气体SO2比SO 3 2-氧化水平强.2. 2含二氧化硫的固体药剂含二氧化硫的药剂或者说能释放出 SO2或SO 3 2-的固体药剂,其中包括亚硫酸盐,焦亚硫酸盐、我们常用的是其钠盐.一.亚硫酸钠Sodium sulfite 用氢氧化钠溶液吸收气体中的 SO2,得到亚硫酸钠.2 N a OH +SO2=Na2SO3+

8、H20亚硫酸钠又分为无水亚硫酸钠俗称硫氧和结晶亚硫酸钠,前者分子式为Na2SO3 ,分子量,含,后者的分子式为 Na2SO3 7H2O ,分子 量,含%.无水亚硫酸钠为白色结晶粉末,比重,溶于水,水溶液呈碱性；微溶于 醇,不溶于液氯、氨.与空气接触易氧化成硫酸钠,遇高温那么分解成硫 化钠和硫酸钠,与强酸接触那么分解成相应的盐类而放出 SO2.一级品和 二级品的纯度为97%、93%.结晶亚硫酸钠为无色单斜结晶或粉末,比重.溶于甘油、水、微溶于醇.150 c失去结晶水变成无水物.在空气中逐渐氧化成硫酸盐,其工业品纯度(Na2SO3 7H2O )为60% ,折算成Na2SO3的纯度为30%.二. 焦

9、亚硫酸钠 (Sodium pyrosulfite 、 Sodium metabisulfite ) 焦亚硫酸钠也叫偏重亚硫酸钠,二硫五氧酸钠、重亚硫酸钠或重硫氧.分子式Na2S2O5 ,分子量,是用NaOH溶液吸收SO2制得,白色或微黄色结晶形粉末或小结晶,带有强烈的 SO2气味,密度,溶于水, 不溶于醇,20 c和100 c时100ml水中溶解度为54、克.水溶液呈酸 性,久置于空气中那么氧化成硫酸盐,与酸接触,放出 SO2,高于150 c 分解出SO2.一级品、二级品纯度为含 SO264%、61%.以上固体SO2药剂应贮存于枯燥、阴凉的库房中,运输中预防曝晒、 雨淋,不可与酸类、氧化剂共储

10、混运.容器必须密封,以防受潮.不可 储于露天,对受潮的包装要别离出去并抓紧处理.失火时,可用水、砂 扑灭.2. 3自制二氧化硫气体如果要采用二氧化硫一空气氧化法的氧化厂附近无SO2烟气和价格合适的其它SO2时,可自制SO2气体,简单可行的方法是用硫磺制取SO2气体,一台日生产200kg的二氧化硫气体发生器投资不到一万元, 操作也十分简便,其本钱仅为液体 SO2的四分之一、为含SO2固体药 剂价格的五分之一或更低.其化学反响如下：燃烧S+O2 - SO2也可采用含硫矿物生产 SO2,如富渣、硫铁矿、石膏等,但设备复杂些.不过,比购置SO2药剂廉价得多.产生的SO2气体经降温、除硫,就可作用,使用

11、方法有二,一是直接把气体通入废水中,一般需要给 SO2气体加压,使用罗茨鼓风机,电 耗大,二是用水或碱溶液吸收二氧化硫气体, 将二氧化硫以亚硫酸或其 盐的形式参加废水中,参加量易限制,操作更稳定.2 . 5 硫酸铜(Copper sulfate )?常用的工业品硫酸铜是其五水盐,俗称五水硫酸铜、胆矶、蓝矶,分子式为CuSO4 5H2O.分子量,蓝色透明三斜晶系晶体,在空气中放置时,外表风化变成白色粉末,在空气中慢慢加热至150 C变成无水盐,加热到650 c放出SO3.五水硫酸铜相对密度,易溶于水,溶于甲醇 (10 C时100ml ),不溶于乙醇,水中溶解度见表 5-2.3二氧化硫一空气氧化法

12、反响机理从文献看,国内外对二氧化硫一CN-+SO2+O2+H2O -CNO-+H2SO4二氧化硫一空气氧化法去除氧化物的途径有三,一是降低废水pH使氧 化物转变为HCN ,进而被参加反响的气体吹脱逸入气相,随反响废气 外排,在反响pH值810范围,这局部占总氧化物的 2%以下.二是被氧化生成氟酸盐,这局部占全部氧化物的96%以上,三是以沉淀物如重金属和氧化物形成的难溶物形式进入固相的氧化物,占全部鼠化物的2%左右.二氧化硫一空气氧化法确实是一种氧化氧化物的方法.在二氧化硫一空气氧化法处理含氧废水过程中,不仅涉及氧化物的反应,废水中其它物质如硫氧化物、重金属等也发生了反响,使废水水质 得到很大改

13、善.表5-3二氧化硫一空气氧化法除氧效果与反响pH值关系反响pH各相带走CN- %气相固相液相反响破坏氧化物7711备注：废水含 CN- : 218mg/L , Cu : 56mg/L,力口 Cu2+157mg/L , SO2/CN-:,空气量：50倍废水体积,反响时间：h.3 . 1氧化物氧化机理假说二氧化硫一空气氧化法处理含氧废水要求反响pH在10之间,在此条件下,如废水中含有50mg/L以上的铜或外加如此数量的铜盐,当空气和SO2通入废水时,发生氧化物氧化生成氟酸盐的反响.我们不妨把发生氧化物氧化的 pH范围与SO2在水中的化学平衡曲线图5 -1 进行比较,不难看出,二氧化硫一空气氧化法

14、pH值范围, 正是SO2在水中主要以SO32-形式存在的pH值范围.这就意味着参 加使氧化物氧化反响的不是 SO2而是SO32-.另外,把二氧化硫一空气氧化法反响与过氧化氢氧化法反响相比,发现两种方法均在p H值偏碱性的条件下操作,而且均使用铜盐做催化剂,只是后者不必充入空气.因此,设想二氧化硫一空气氧化法反响机理如下：SO2+H2O=H2SO3H2SO3=2H+SO32-SO32-+O2=SO42-+OCN-+O=CNO-CNO-+2H2O=HCO3-+NH3总反响式：CN-+O2+SO32-+2H2O=HCO3-+NH3+SO42-依上式计算,二氧化硫一空气法除氧的加药比SO2/CN-=,

15、但实际上在415之间,而且随废水氧化物浓度增高而降低. 为此,做如下解释.SO32-与氧反响生成活性氧O,这种活性氧具有较强的氧化水平,但有效时间很短,生成的活性氧在有效时间内未与 CN-相遇,却与SO32- 反响生成硫酸,就白白浪费掉了,因此加药比就比理论加药比大.这就告诉我们如果向废水中参加过多的 SO2或废水中的SO32-高时,必然 使产生的活性氧与SO32-生成硫酸的趋势增大,使加药比增大.在间歇 反响时,一次加药的效果不如两次或屡次小批量加药除鼠效果好, 就是 这个原因所致.二氧化硫一空气法反响过程中,石灰做pH值调节剂,钙离子会与SO32-形成CaSO3、pH值较低时,还会生成 C

16、a(HSO3)2 ,这些,均可使SO32-的浓度减小,在SO32-消耗过程中,还会起补充(缓冲) 作用.CaSO3=Ca2+SO32-Ca(HSO3)2= Ca2+2HSO32-HSO3-=H+SO32-实际作用的结果SO2/CN-仅比理论值稍有增加.由于二氧化硫一空气氧化法除氟的化学平衡问题,为了到达较低的残鼠含量,反响后必须使SO32-浓度保持一定值.当废水氧化物含量低时,这个数量与除氟所需要的 SO32-相比大得多,因而SO2/CN-较大,例如,当CN- <50mg/L时,SO2/CN-=10 15 ;当废水氧化物含量高时,这个数量与除氟所需的SO32-相比就很小,因而SO2/CN

17、-较小,当CN->200mg/L 时,SO2/CN-=46.因此,实际SO2/CN-随废水氧化物 浓度增加而降低.当废水中含有50mg/L以上的铜(以铜鼠络合物形式也可)时,如果废水中氧化物含量较低,不必再加铜.那么,为什么废水中的络合物Cu(CN)2-、Cu(CN)32-也起催化剂作用呢试解释如下：反响开始时,反响pH值降低到10, 一局部氧化物被氧化成氟酸盐进而水解生成氨.氧化物氧化使废水中铜鼠络离子解离,生成 CuCN沉淀,氨又使CuCN形成亚铜氨络离子并在溶解氧的作用下转化为铜氨络离子,铜氨络离子又与废水中氧化物反响生成CuCN ,氨逸入气相,生成的CuCN再与CNO-水解生成的

18、氨发生反响CNO-+2H2O=HCO3-+NH3CN-+S032-+O2=CNO-+SO42-Cu(CN)2-=CuCN +CN-CuCN+2NH3=Cu(NH3)2+CN-2Cu(NH3)2+4NH3+H2O=2Cu(NH3)42-+2OH- Cu(NH3)42-+2CN-=CuCN+4NH3+(CN)2 (CN)2+2OH-=CN-+CNO-+H2O在二氧化硫一空气氧化法处理前,废水中也含有一定数量的氨, 这是鼠化物水解产生的,因此,废水中的氨并不缺乏,这就保证了铜的催化剂 作用.由此推断,当废水中铜含量低时,反响速度必然慢；当反响pH值低时, 氨以NH4+形式存在反响速度也必然慢,这些都被事实证实了.但是, 当反响pH值过高时,不利于CNO-水解,却有利用NH3从液相逸出, 故氨逸出与产生的平衡被打破,废水中氨浓度下降,反响速度也必然慢. 当pH>12时,反响速度确实很慢.综上所述,氨的生成和生成铜氨络 离子都要求反响pH值在78范围,过高过低都会使反响减慢甚至停 止.尤其是pH过低时HCN的吹脱量急剧增加,二氧化硫一空气法变 成了吹脱法.3. 3硫氧化物的行为废水中的硫氧化物据说可按下式氧化：SCN-+4SO2+4O2+5H2OCNO-+5H2SO4资料