二氧化氯催化氧化处理含氰废水的研究

二氧化氯催化氧化处理含氰废水的研究
发表时间：2013-09-10T10:07:04.217Z 来源：《科学教育前沿》2013年第8期供稿作者：乔宁宁申静静苏玉蕾[导读] 二氧化氯虽具有较强的氧化能力，然而研究表明其与有机物、无机物的反应具有很强的选择性。

乔宁宁申静静苏玉蕾（邯郸派瑞气体设备有限公司河北邯郸 056000）【摘要】在室温常压下，以二氧化氯为氧化剂，在不同催化剂的作用下催化氧化含氰废水。

结果表明：该法能有效地降低废水的氰根，氰根去除率达99%以上，是一种行之有效的含氰废水处理方法。

【关键词】二氧化氯，含氰废水，催化氧化
中图分类号：Ｇ71 文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2013）08-010-02 1 前言
氰化物是化工、制药等行业的一种重要的生产原料，.在产品生产过程中，经常会排放出高浓度含氰废水[1]。

含氰废水的成分复杂、毒性大，尤其对高浓度含氰废水处理技术的开发一直为人们所关注。

目前国内外对含氰废水的治理有多种方法，但它们存在去除效率低、运行费用高等不足，本文以二氧化氯为氧化剂，在催化剂的作用下，催化氧化含氰废水，将氰化物分解去除，降低CN-含量，为今后二氧化氯处理含氰废水的研究奠定了一定的理论基础。

2 实验部分
2.1 主要仪器和试剂
仪器：
电热恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器设备有限公司），电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司），电动搅拌器（上海华科仪器厂），分析天平（上海良平仪器仪表有限公司），马弗炉（天津市泰斯特仪器有限公司）试剂：
盐酸（天津市登丰化学品有限公司），亚氯酸钠（天津市博迪化工有限公司），硫酸银，硫酸汞（化学纯），三水合硝酸铜（天津市博迪化工有限公司），硫酸银-硫酸试剂（自制），重铬酸钾标准溶液（自制），催化剂载体 2.2 分析方法
二氧化氯采用简单滴定法[2]；氰化物采用硝酸银滴定法[3]；pH用精密酸度计 2.3 实验方法
2.3.1 二氧化氯的制取
本实验采用副反应少、制备纯度高的亚氯酸盐法[4]制备ClO2：5NaClO2＋4HCl →4ClO2＋5NaCl＋2H2O 所得氧化剂为1%ClO2溶液（可近似为100mL溶液中含二氧化氯1g）。

2.3.2 催化剂的制取
本实验采用非均相催化剂，催化剂制作采用过量浸渍法[5]，制备工艺如图1所示。

图1 催化剂制作的流程示意图图1中载体未经预处理，浸渍液为8%的Cu(NO3)2溶液，浸渍时间为24 h；老化时间为6 h，温度为60℃；干燥温度为110℃，时间为2 h；焙烧温度为500℃，时间为4 h，焙烧结束后制得催化剂成品。

2.3.3 试验方法
废水为石药集团生产维生素B12含氰废水，氰根的初始浓度为515.19 mg/L。

实验过程：取4个广口瓶，分别装有200g催化剂，其中A为 CuO/活性炭、B为自制、C为CuO/沸石、D为空白，含氰废水用量500mL，氧化剂为1%的ClO2溶液，两者按一定的比例混合，控制pH 9~10，温度为室温，避光反应30min，分别抽滤，滤液测CN-，滤饼放回广口瓶，重复使用。

3 结果与讨论
3.1 单纯催化剂对氰根去除率的影响
考察二氧化氯投加量为0 mg/L，pH=9~10，反应时间30min，温度为室温下，催化剂对氰根的吸附能力，所得结果如图2所示。

由图2可以看出，催化剂A对氰根的吸附能力最强，达到90.2%，B和C次之，分别为35.35%，24.2%。

图2 单纯催化剂对氰根去除率的影响3.2 单纯二氧化氯化学氧化对氰根去除率的影响在某一特定反应条件下，氰根的去除率受到二氧化氯投加量的影响。

控制pH9~10，反应时间30min，温度为室温下，考察不同的[ClO2]/[CN-]，氰根去除率的变化，如图3所示。

由图可知，当初始pH值、反应温度和反应时间一定时，随着[ClO2]/[CN-]的提高，氰化物的去除率也相应提高。

这说明，在一定条件下，增大二氧化氯的投加量有助于氰化物的氧化分解。

当[ClO2]/[CN-]＞6时的去除率已接近100%。

图3单纯二氧化氯氧化对氰根去除率的影响
3.3 二氧化氯催化氧化对氰根去除率的影响
二氧化氯虽具有较强的氧化能力，然而研究表明其与有机物、无机物的反应具有很强的选择性。

因此控制pH=9~10，反应时间30min，温度为室温，考察不同的[ClO2]/[CN-]，不同的催化剂条件下氰根去除率的变化，如图4所示。

由图可知，对于氰根的去除率，二氧化氯催化氧化效果明显高于单纯二氧化氯氧化效果，如图4中曲线A、B、C平均去除率分别为99.2%，97.13%，93.9%，而D仅为82.1%；二氧化氯催化氧化效果也明显高于单纯催化剂吸附效果，图1中A、B、C平均去除率分别为90.46%，35.35%，24.2%。

图4 二氧化氯催化氧化对氰根去除率的影响
4 结论
1）二氧化氯催化氧化可有效的去除水中高浓度氰化物，其效果明显优于单纯的二氧化氯化学氧化效果和催化剂吸附效果。

2）二氧化氯催化氧化处理含氰废水，结合其本身氧化性方面优越性并配以适当的催化剂，氰根去除率达可达99%以上。

3）二氧化氯催化氧化处理含氰废水具有较高的污染物去除效率和合理的经济性(明显优于单纯ClO2化学氧化)，并且具有安全、高效、操作简单易行、无二次污染等优点，其技术和经济指标均显示了其独特的优越性和实用价值，这些都证明了它是一种有着广阔应用前景的含氰废水处理方法。

参考文献：
[1] 李金成，赵庆军，孟玲．二氧化氯处理高浓度含氰废水的试验研究［Ｊ］．青岛建筑工程学院学报，2003，24(1)：26
[2] 黄君礼等．二氧化氯的发生技术［Ｊ］．环境科学进展，1997，5(2)：55-60
[3] Aieta E M. Determination of Chlorine Dioxide, Chlorine, and Chlorate in Water［Ｊ］. J AWWA, 1984, 76(1): 64-65
[4] 水质大全编写组编．水质分析大全［Ｍ］．北京：科学技术文献出版社，1989，23-25
[5] 金小元，陈金龙，李爱民．二氧化氯催化氧化处理含酚废水的研究［Ｊ］．离子交换与吸附，2003，19(1)：61-66。