含氰废水处理研究进展

万志鹏

(江西师范大学 化学化工学院，江西 南昌 330022)

氰化物特指含有氰基的化合物。氰化物又可分为无机氰化物，较为常见的有氰化钾，氰化钠，它们都含有剧毒。另外有有机氰化物如乙氰、丙烯氰、正丁氰等。工业中经常使用到氰化物，例如：在冶金工业中氰化物常用来提取金属金、银等；在电镀行业中，基于其良好的配位性能可用作电镀液；另外还可用于各种有机高聚物的合成，如合成纤维，合成橡胶等[1]。氰化物在工业中的广泛使用，常常导致工业废水中含有大量的氰离子，如果不对其进行处理就排放，含有剧毒的氰化物不仅对人类自身有害，还会对环境造成影响。近些年来，我国十分注重环境保护，并对化工企业提出了更高的环保要求，含氰废水的处理是很多化工企业面临的难题。开发操作容易，成本低廉，环境友好的含氰废水处理技术显得尤为重要。目前来看，含氰废水的处理方法有很多种，笔者就此进行简单综述，总结分析最新的研究进展，给实际化工企业处理含氰废水作业提供一定的参考。

1 含氰废水的处理方法

1.1 碱性氯化法

碱性氯化法是目前国内最常见的处理含氰废水的方法，工艺成熟。其基本原理是在碱性条件下使用氯系氧化物，如次氯酸钠、液氯、漂白粉等，将氰化物氧化破坏，生成对环境无毒无害的CO2和N2。其中，因次氯酸钠价格低廉，储存、运输安全方便，故应用最为普遍。发生的化学反应如下[2]：

CN-+ ClO-→ CNO-+ Cl-(1)

2CNO-+ 3ClO-→ CO2↑+ N2↑+ 3Cl-+ CO32-(2)

除氰过程中分为两步，第一步将pH值控制在10～11.5，因为在该条件下反应速率快，反应完全，可避免有毒物质氯化氰的生成；第二步反应pH值应控制在7.5～8，pH过高，反应速率反而低[3]。该法处理效果较好，能有效的去除游离的氰根负离子，便于操作管理，节省工厂处理污水成本，但不适用处理高浓度含氰废水，浓度太高，很容易产生CNCl气体，污染坏境，对操作人员危害大；难以除去稳定的铁氰络合物，且苛性碱和次氯酸钠用量太大，对管道、设备腐蚀严重，需要使用抗腐蚀的破氰反应器。所以在实际操作中，不仅要对相关设备采取相应的防腐措施，还特别要注意采取预防措施防止产生的毒性气体，造成人员安全事故。

1.2 因科法

1982年，美国Inco公司开发出因科法处理污水中的氰化物。其基本原理是利用烟气中的SO2/O2作为氧化剂，以废水中可溶性铜离子作为催化剂，将氰化物中的氰氧化为毒性较低的CNO-，进而形成碳酸氢盐和铵盐，以达到除去工业废水中氰化物的目的[4]。铁氰络合物在烟气作用下解离出CN-，形成CNO-，最后以不溶金属铁氰络合物的形式被除去。该方法相较碱性氯化法而言，可以有效除去废水中的铁氰络合物。据报道，用SO2烟气处理黄金冶炼厂含氰废水，废水中的氰化物去除率可达99%以上[5]。改进的因科法用焦亚硫酸钠代理传统工艺中SO2做氧化剂，范荣桂等[6]研究了pH值、焦亚硫酸的量、反应时间、硫酸铜的量对CN-去除率的影响，得出在用H2O2进行降氰预处理后，在pH值为7，焦亚硫酸钠的量为0.5 g/L，硫酸铜的用量为3 mL/L，反应时间为1h时，处理效果最佳，氰化物去除率平均能够达到99.70%，处理后的污水能够达到国家的排放标准。韩婧[7]等通过试验研究得出因科法较碱性氯化法在处理甘肃某金矿含氰废液时效果更好，药剂用量少。

1.3 膜分离法

膜分离技术自20世纪60年代快速发展后，俨然成为了一种高效环保的新型分离技术，在我国污水处理中取得了较为广泛的运用。膜具有渗透性，根据对不同的离子、分子选择性不同，从而可以达到分离混合物的目的。膜分离技术主要有超滤法、微滤法、纳滤法[8]。膜分离法利用具有选择性的分离膜，只允许CN-通过，CN-自由扩散至另一侧，被碱液吸收，从而实现分离。李雅等[9]采用膜吸收法处理河南某黄金冶炼厂的含氰废水，结果表明膜吸收法能将废水中的氰化物质量浓度由1000 mg/L降至0.5 mg/L，去除率最高可达95%；在间歇操作中，随废水流量增大，单位时间内除氰速率越快。在膜分离技术的基础上，将生物处理和膜过滤技术结合起来的膜生物反应器法处理含氰废水，效率高，出水无需进行消毒处理。杨琦等[10]采用膜生物反应器和Fenton 法结合处理丙烯氰废水，优化处理工艺，COD去除率达到80%～88%，BOD5去除率达到98%，处理后的水质可以达到排放标准。与传统的分离技术相比，膜分离技术效率高，能自动化管理，既可连续操作，也可间歇操作，对污水的适应性强。

1.4 辐射法

辐射法处理废水是这些年新兴的处理技术，在污水处理中具有良好的应用前景。将辐射技术应用在环境保护中，是21世纪原子能应用的主要研究方向。采用核辐射处理含氰废水，其原理是废水中的氰根在核辐射下分解为无毒无害或低毒的中间产物，降低废水生物毒性，提高可生化降解性。王建龙等[11]采用电子加速器处理量为30 m3·d-1的工业含氰废水，通过设计正交实验，优化操作条件，使氰化物分解为氰酸盐、氨氮及少量的NO2-和NO3-，并得出电离辐射技术能够有效去除污水中的氰化物，CN-的降解效率按影响程度高低依次是辐射剂量、CN-初始浓度、废水pH值；加入臭氧能够提高CN-的去除效率，出水能够达到国家一级排放标准。与传统化学氧化法相比，辐射法处理含氰废水污染物降解彻底，不会产生二次污染，几乎不需要加入其它化学试剂；但也存在相应的缺点，如处理成本过高，目前尚未大规模使用。

2 小结

含氰废水处理除了以上方法之外，见于报道的还有很多方法，但每种废水处理技术都有相应的优缺点，难以在实际的工业含氰废水处理中独当一面，企业往往要根据实际情况进行合理的选择，这样才能既满足环境保护的要求，又能节省成本。鉴于目前环保要求的提高，开发研究出综合能力强，高效节能的含氰废水处理技术仍然是摆在我们面前的一个挑战。