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选铜含氰废水处理方法

发布时间:2021-11-12 9:37:11  中国污水处理工程网

  选铜过程中产生大量的废水,其含有高质量浓度的氰化物和铜,以及有价金属金。废水直接外排会对周围水体造成严重污染,同时造成金的流失。为实现选铜含氰废水的达标排放和有价金属的有效回收,对废水进行了试验研究。采用过氧化氢氧化—改性活性炭吸附法处理选铜含氰废水,并对工艺参数进行优化,为选铜含氰废水的工业化处理提供参考。

  1、试验部分

  1.1 废水性质

  选铜含氰废水主要组分分析结果见表1。由表1可知,废水中氰化物质量浓度为576mg/L,Cu质量浓度为860mg/L,金质量浓度为0.45mg/L,其主要以络合物形式存在。

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  1.2 工艺流程

  目前,用于处理含氰废水的方法较多,过氧化氢氧化法在世界各地均有广泛应用,且在加拿大、南非等金矿的应用效果较好。选铜含氰废水中含有的大量铜离子可作为过氧化氢氧化反应的催化剂,加快反应速率。综合考虑,确定选铜含氰废水采用过氧化氢氧化—改性活性炭吸附法处理,其工艺流程见图1。

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  1)过氧化氢氧化法。

  以铜离子作为催化剂,利用过氧化氢氧化氰化物,使其转化为氰酸盐,水解生成无毒化合物。此外,铜还可转化为氢氧化铜沉淀从废水中去除。发生的主要化学反应为:

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  2)活性炭吸附法。

  利用活性炭巨大的比表面积和孔隙结构对废水中多种组分的吸附作用,达到净化水质的目的。

  1.3 仪器与试剂

  仪器:X85-2S型搅拌器、FA2004C型分析天平、真空过滤机、电热恒温鼓风干燥箱、分光光度计、原子吸收光谱仪等。

  试剂:氢氧化钠、颗粒活性炭,均为分析纯,30%过氧化氢,工业纯。

  2、试验结果与讨论

  2.1 pH

  过氧化氢在酸性条件下比较稳定,30%过氧化氢溶液pH值约为5,其在一般条件下不能氧化氰化物,只有在常温、碱性、Cu2+作为催化剂条件下,过氧化氢才能氧化氰化物,因此pH对废水中氰化物的去除至关重要。取选铜含氰废水1L,在过氧化氢用量为25mL/L、搅拌速度为200r/min、反应时间为120min的条件下,进行pH单因素条件试验。pH对氰化物和铜去除效果的影响见图2。

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  由图2可知:氰化物去除率随pH增加先提高后降低。当pH值小于10时,大量铜离子溶出,氰化物去除率提高,而当pH值大于10时,铜离子大量生成沉淀,氰化物去除率急剧下降,主要是因为高pH不利于电子的产生和传递。pH值为10时,氰化物去除率达到最大值,为95.41%。

  2.2 过氧化氢用量

  取选铜含氰废水1L,在pH为10、搅拌速度为200r/min、反应时间为120min的条件下,进行过氧化氢用量单因素条件试验。过氧化氢用量对氰化物和铜去除效果的影响见图3。

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  由图3可知:随着过氧化氢用量增加,氰化物和铜去除率均先提高后趋于稳定。当过氧化氢用量为10~20mL/L时,氰化物去除率增幅较大,当过氧化氢用量为25mL/L,氰化物去除率达到93.28%,继续增加过氧化氢用量,氰化物和铜去除率增幅较小。

  2.3 反应时间

  取选铜含氰废水1L,在pH为10、过氧化氢用量为25mL/L、搅拌速度为200r/min条件下,进行反应时间单因素条件试验。反应时间对氰化物和铜去除效果的影响见图4。

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  由图4可知:当反应时间少于120min时,随着时间的延长,氰化物去除率增加明显。当反应时间大于120min后,氰化物去除率变化不大。铜去除率与氰化物去除率趋势基本一致。

  2.4 正交试验

  为了全面地研究过氧化氢用量、反应时间、搅拌速度和pH对氰化物去除效果的影响,进行了4因素3水平正交试验。试验结果见表2。

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  根据正交试验结果及极差分析可知,影响废水中氰化物去除率各因素的主次关系为pH>反应时间>过氧化氢用量>搅拌速度。试验确定最佳处理条件为pH=10、过氧化氢用量25mL/L、搅拌速度200r/min、反应时间120min,处理后废水中各组分含量及去除率见表3。

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  由表3可知,过氧化氢氧化法处理后,废水中氰化物、铜去除率分别为94.05%、90.53%,但氰化物质量浓度达34.30mg/L,不符合国家废水排放标准,仍需进一步处理。

  2.5 改性活性炭用量

  改性活性炭即为向活性炭中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液,经过搅拌、抽滤、烘干、研磨、过筛制得。吸附试验用选铜含氰废水中的氰化物质量浓度为30mg/L,控制pH值为7~8、吸附时间6h、吸附温度25℃,考察改性活性炭用量对氰化物去除效果的影响。试验结果见图5。

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  由表5可知,当改性活性炭使用量超过20g/L时,氰化物质量浓度小于0.5mg/L,符合GB8978—1996《污水综合排放标准》要求。

  试验分别采用过氧化氢氧化法、过氧化氢氧化—改性活性炭吸附法处理选铜含氰废水,改性活性炭用量为20g/L,结果见表4。

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  由表4可知,选铜含氰废水采用过氧化氢氧化—改性活性炭吸附法处理后,氰化物质量浓度低于0.5mg/L,达到国家废水排放标准。此时,铜去除率达98.83%,金回收率95.56%,载金炭金品位为0.022mg/g。

  3、结论

  1)影响过氧化氢氧化法去除选铜含氰废水中氰化物各因素的主次关系依次为:pH>反应时间>过氧化氢用量>搅拌速度,其最佳工艺条件为pH值10、过氧化氢用量25mL/L、搅拌速度200r/min、反应时间120min。

  2)改性活性炭用量超过20g/L时,处理后废水中氰化物质量浓度小于0.5mg/L,达到国家废水排放标准。

  3)选铜含氰废水采用过氧化氢氧化—改性活性炭吸附法处理后,氰化物去除率高达99.91%,铜去除率达98.83%,金回收率达95.56%,有效去除氰化物、铜的同时,实现有价金属金的回收。(来源:内蒙古农业大学职业技术学院,招金矿业股份有限公司)

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