二氧化氯對(duì)特殊水質(zhì)的處理研究_含氰廢水
導(dǎo)讀:：我們驗(yàn)證了二氧化氯對(duì)這些水質(zhì)的處理效果。氧化氯對(duì)含氰廢水的處理。最終達(dá)到對(duì)水體的破氰的處理要求。氧化氯對(duì)高COD廢水的處理。氧化氯+催化劑工藝。
關(guān)鍵詞：二氧化氯，含氰廢水，破氰，COD，催化劑
隨著人們對(duì)環(huán)境的日益重視，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含氰廢水和高COD廢水等一些特殊水質(zhì)的處理要求也越來(lái)越高，這些廢水必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后方可排放[1]。而這些水質(zhì)的處理由于它們的處理難度，也一直是困擾污水處理工作者的難題。根據(jù)我公司的特點(diǎn)和多年來(lái)的水處理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)二氧化氯在特殊水質(zhì)的處理方面進(jìn)行了詳盡的研究和效果驗(yàn)證。通過(guò)二氧化氯對(duì)含氰廢水和高COD廢水的處理實(shí)驗(yàn)，我們驗(yàn)證了二氧化氯對(duì)這些水質(zhì)的處理效果。
下面二氧化氯對(duì)含氰廢水和高COD廢水的處理進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
1.二氧化氯對(duì)含氰廢水的處理
1.1實(shí)驗(yàn)原理
通過(guò)二氧化氯氧化法對(duì)CN-進(jìn)行處理。
二氧化氯是一種強(qiáng)氧化劑，與氯氣相比，它具有氧化性更強(qiáng)，操作安全簡(jiǎn)便，受 pH值的影響較小的特點(diǎn)。氯氣對(duì)氰化物的氧化通常只將CN- 氧化成毒性較小的氰酸鹽(NaCNO)，并要求很高的PH值，見(jiàn)反應(yīng)式(1)含氰廢水，而二氧化氯對(duì)氰化物的氧化卻能將CN- 氧化成N2 和CO2 ，見(jiàn)反應(yīng)式(2)，徹底消除氰化的的毒性[2]：
CN- +Cl2+2OH- == CNO- +2Cl- +H2O (1)
2CN- +2ClO2==2CO2↑ +N2↑ +2Cl- (2)
1.2實(shí)驗(yàn)對(duì)象
含氰廢水樣品由濟(jì)南某化學(xué)品有限責(zé)任公司提供范文。
1#廢水水質(zhì)指標(biāo)：顏色：深褐色，pH=11.0，CN-=4064 mg/L;
2#廢水水質(zhì)指標(biāo)：顏色：褐色，pH=10.0，CN-=792 mg/L。
1.3二氧化氯的制備及投加工藝
先將氯酸鈉固體顆粒與水充分混合，然后加入某還原劑成分，配制成一定濃度的氯酸鈉混合液，然后與一定濃度的硫酸進(jìn)行反應(yīng)，并且控制一定溫度，通過(guò)負(fù)壓曝氣的投加工藝技術(shù)，將產(chǎn)生的純二氧化氯投加到作用水體，經(jīng)一二級(jí)吸收系統(tǒng)，常溫下，反應(yīng)時(shí)間30min，最終達(dá)到對(duì)水體的破氰的處理要求。
具體工藝流程如下圖所示。
圖1. 二氧化氯破氰工藝流程圖
我們分別對(duì)1#、2#分別進(jìn)行了不同二氧化氯濃度的投加實(shí)驗(yàn)，并對(duì)處理后的水樣的pH值和CN-濃度進(jìn)行了檢測(cè)和分析。
檢測(cè)方法：用五步碘量法測(cè)定二氧化氯投加含量，用吸光度-濃度曲線法測(cè)定CN-的濃度，用pH計(jì)測(cè)定水樣的pH值。
具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。
表1. 二氧化氯對(duì)1#水樣的處理數(shù)據(jù)
|
實(shí)驗(yàn)樣 |
pH值 |
CN- mg/L |
ClO2投加濃度mg/L |
CN-去除率% |
現(xiàn)象 |
|
|
11 |
4064 |
10566（理論） |
100（理論） |
- |
|
1#A |
9.9 |
2898 |
2920 |
28.69 |
無(wú)現(xiàn)象 |
|
1#B |
9.4 |
1729 |
4813 |
57.46 |
無(wú)現(xiàn)象 |
|
1#C |
8.5 |
866 |
7189 |
78.69 |
無(wú)明顯現(xiàn)象 |
|
1#D |
3.22 |
510 |
9543 |
87.45 |
劇烈冒泡顏色變淺 |
|
1#E |
3.29 |
366 |
12250 |
90.99 |
劇烈冒泡顏色變淺 |
|
1#F |
1.01 |
276 |
18852 |
93.21 |
劇烈冒泡顏色變淺 |
表2. 二氧化氯對(duì)2#水樣的處理數(shù)據(jù)
|
實(shí)驗(yàn)樣 |
pH值 |
CN- mg/L |
ClO2投加濃度mg/L |
CN-去除率% |
現(xiàn)象 |
|
原水 |
10 |
792 |
2059（理論） |
100（理論） |
- |
|
2#A |
9.9 |
445 |
1108 |
43.81 |
無(wú)現(xiàn)象 |
|
2#B |
9.8 |
384 |
1425 |
51.52 |
無(wú)現(xiàn)象 |
|
2#C |
9.7 |
308 |
1726 |
61.11 |
無(wú)明顯現(xiàn)象 |
|
2#D |
6.6 |
219 |
1903 |
72.35 |
劇烈冒泡顏色變淺 |
|
2#E |
4.5 |
158 |
2128 |
80.05 |
劇烈冒泡顏色變淺 |
|
2#F |
3.0 |
39 |
3097 |
95.08 |
劇烈冒泡顏色變淺 |
1.4實(shí)驗(yàn)分析
由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知：
(1)在達(dá)到理論投加濃度下，二氧化氯對(duì)含氰廢水的處理可以達(dá)到較好的處理效果，破氰率可以達(dá)到80%以上。
(2)由表1可知，在酸性條件下，二氧化氯對(duì)含氰廢水的破氰有更好的處理效果含氰廢水，反應(yīng)比較劇烈，破氰率可以達(dá)到87%以上。
(3)由表1和表2比較可知，二氧化氯對(duì)含氰廢水的破氰在達(dá)到一定的破氰率后，即使在提高二氧化氯投加濃度，破氰率也很難有較大突破。
2.二氧化氯對(duì)高COD廢水的處理
2.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象、方法及手段
(1)實(shí)驗(yàn)對(duì)象：廢水：比重1.2，黏度3mPaS，沸點(diǎn)100℃，毒性無(wú)，水樣COD值實(shí)測(cè)54590mg/L，pH值9.92。(該水樣由浙江某化工廠提供)
(2)實(shí)驗(yàn)方法：五步碘量法、COD回流滴定法。
(3)實(shí)驗(yàn)器材： 在線紅外儀、500mL全玻璃回流裝置，加熱裝置(電爐)，25mL或50mL堿式滴定管，錐形瓶，移液管，容量瓶，pH測(cè)定儀，比色管，安全防護(hù)用品等(4)試劑：①重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(c1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L) ，②試亞鐵靈指示液，③硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液[c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.1mol/L](使用前標(biāo)定)，④硫酸銀溶液 ，⑤鹽酸，二氧化氯溶液等。
2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
(1) 原廢水在線紅外分析
取原水約10mL于50mL試管中，在線紅外分析含氰廢水，經(jīng)圖譜分析有大量有機(jī)基團(tuán)，如-CN、-OH、-NH2、-NH等。
(2)原水的COD(Cr)測(cè)定
a. 取5mL原水(淡黃色)于1000mL容量瓶中，稀釋200倍。
b.取20mL稀釋液于250mL圓底燒瓶中，加入0.4gHgSO4，加入10mL重鉻酸鉀(1/6重鉻酸鉀0.25mol/L)，加入沸石，加入H2SO4-Ag2SO430mL，電熱套加熱回流2小時(shí)。
c. 停止加熱，冷卻，加入試鐵靈3滴，用硫酸亞鐵銨(0.1020mol/L)進(jìn)行滴定，用17.11mL。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)，空白滴定用23.80mL。
d.計(jì)算：
COD(Cr)=(V0-V1)*C*8*1000/V*N(3)
=54590.4mg/L
注：V0：空白滴定體積(mL);V1：試樣滴定體積(mL);C：硫酸亞鐵銨濃度(mol/L);V：所取試樣體積(mL);N：稀釋倍數(shù)
(3). COD去除實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)方案：a.二氧化氯工藝;b.二氧化氯+催化劑工藝;
a方案實(shí)驗(yàn)方法：先將廢水加鹽酸調(diào)節(jié)pH在一定數(shù)值，然后取100.0mL廢水投加25.0mL不同濃度的二氧化氯溶液，讓其進(jìn)行氧化消解反應(yīng)2h，然后測(cè)其COD值，比較二氧化氯投加濃度對(duì)處理效果的影響;將廢水加鹽酸調(diào)節(jié)pH在不同數(shù)值，然后取100.0mL投加25.0mL相同濃度的二氧化氯溶液，讓其進(jìn)行氧化消解反應(yīng)2h，然后測(cè)其COD值，比較酸度環(huán)境對(duì)處理效果的影響。
表3.二氧化氯濃度對(duì)處理效果的影響
|
序號(hào) |
廢水 mL |
廢水COD ppm |
pH值 |
ClO2體積 mL |
ClO2濃度 ppm |
處理后COD/ppm |
COD去除率% |
|
1 |
100 |
54590.4 |
1.20 |
25.0 |
2956 |
50460.3 |
7.57 |
|
2 |
100 |
54590.4 |
1.22 |
25.0 |
3130 |
44852.1 |
17.84 |
|
3 |
100 |
54590.4 |
1.18 |
25.0 |
4716 |
40231.6 |
26.30 |
|
4 |
100 |
54590.4 |
1.19 |
25.0 |
6213 |
32001.9 |
41.38 |
|
5 |
100 |
54590.4 |
1.21 |
25.0 |
7519 |
30056.2 |
44.94 |
|
6 |
100 |
54590.4 |
1.19 |
25.0 |
9826 |
29635.4 |
45.71 |
表4. pH值對(duì)處理效果的影響
|
序號(hào) |
廢水 mL |
廢水COD ppm |
pH值 |
ClO2體積 mL |
ClO2濃度 ppm |
處理后COD/ppm |
COD去除率% |
|
1 |
100 |
54590.4 |
9.92 |
25.0 |
5216 |
53296.4 |
2.37 |
|
2 |
100 |
54590.4 |
7.81 |
25.0 |
5216 |
53000.3 |
2.91 |
|
3 |
100 |
54590.4 |
5.43 |
25.0 |
5216 |
50009.1 |
8.39 |
|
4 |
100 |
54590.4 |
3.69 |
25.0 |
5216 |
45230.8 |
17.15 |
|
5 |
100 |
54590.4 |
1.20 |
25.0 |
5216 |
35120.6 |
35.67 |
|
6 |
100 |
54590.4 |
0.87 |
25.0 |
5216 |
33002.9 |
39.54 |
b方案實(shí)驗(yàn)方法：先將廢水調(diào)節(jié)pH在一定數(shù)值，然后取100.0mL廢水投加25.0mL一定濃度的二氧化氯溶液，反應(yīng)同時(shí)加入不同的催化劑，讓其進(jìn)行氧化消解反應(yīng)2h含氰廢水，然后過(guò)濾，測(cè)定COD值，通過(guò)和方案a數(shù)據(jù)對(duì)照，比較加入催化劑對(duì)處理效果的影響及不同催化劑的處理效果;
表5. 催化劑對(duì)處理效果的影響
|
序號(hào) |
廢水 mL |
廢水COD ppm |
pH值 |
ClO2體積 mL |
ClO2濃度 ppm |
催化劑 g (A/B) |
處理后COD/ppm |
COD去除率% |
|
1 |
100 |
54590.4 |
1.20 |
25.0 |
5236 |
0 |
34960.6 |
35.96 |
|
2 |
100 |
54590.4 |
1.20 |
25.0 |
5236 |
0 |
35003.4 |
35.88 |
|
3 |
100 |
54590.4 |
1.20 |
25.0 |
5236 |
4A |
25473.2 |
53.34 |
|
4 |
100 |
54590.4 |
1.20 |
25.0 |
5236 |
4A |
24981.9 |
54.24 |
|
5 |
100 |
54590.4 |
1.20 |
25.0 |
5236 |
4B |
20316.2 |
62.78 |
|
6 |
100 |
54590.4 |
1.20 |
25.0 |
5236 |
4B |
19983.5 |
63.39 |
2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
1. 色度分析：
通過(guò)測(cè)定處理后水樣的色度指標(biāo)得出，a、b兩種實(shí)驗(yàn)方案，在投加一定量的二氧化氯溶液反應(yīng)后，都能達(dá)到廢水由淡黃色變?yōu)闊o(wú)色的要求。
2. COD測(cè)定結(jié)果分析：
1).實(shí)驗(yàn)方案a：
由表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，一定pH值下投加不同濃度的二氧化氯溶液，COD去除率隨二氧化氯濃度的增大而提高，而且二氧化氯投加濃度達(dá)到7500ppm后，COD去除率的變化不大，維持在45%左右;由表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，在不同的pH值下投加相同濃度的二氧化氯溶液，COD去除率隨著酸度的增大而提高，而且在酸性條件下，處理效果有明顯改善，處理效果較好。
2)實(shí)驗(yàn)方案b：
由表5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，在方案a的基礎(chǔ)上加入不同的催化劑，COD去除效果有較大改善，去除率能達(dá)到53%以上，且活性炭類催化劑B的效果好于硅膠類催化劑A，同等二氧化氯投加濃度下，使用催化劑B的去除率較使用催化劑A時(shí)高10%左右。
3.結(jié)論
(1)采用純二氧化氯對(duì)含氰廢水進(jìn)行破氰處理，在酸性條件下含氰廢水，溫度常溫，二氧化氯投加量略高于含氰濃度的2.6倍，破氰率可達(dá)80%-95%，處理效果較好。
(2)采用純二氧化氯對(duì)高COD廢水進(jìn)行處理，在酸性條件下，在不使用催化劑的情況，反應(yīng)時(shí)間2h，二氧化氯對(duì)COD的去除效果一般，去除率在50%以下。
(3)在同等條件下添加催化劑，二氧化氯對(duì)COD的去除率可提高15%-25%，而且經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，活性炭類催化劑B的效果明顯好于硅膠類催化劑A，同等條件下，去除率可提高10%左右。
(4)二氧化氯對(duì)于像含氰廢水和高COD廢水等高難處理水質(zhì)的處理，可以達(dá)到較好的處理效果，說(shuō)明二氧化氯是處理該類特殊水質(zhì)的一種較好的途徑。
【參考文獻(xiàn)】
[1]任小軍，李彥鋒，趙光輝，魏云霞.工業(yè)含氰廢水處理研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2009，29(8)：1-4.
[2]章藝，邵強(qiáng)，王永芳，傅士盛.ClO2及ClO2+Cl2對(duì)含氰廢水的處理實(shí)驗(yàn)研究[J].二氧化氯研究與應(yīng)用,第二屆二氧化氯&水處理技術(shù)國(guó)際研討會(huì)文集，260-267.
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