百草枯废水处理工艺研究

2022-02-15孔军军刘典典吴灿平吴李瑞谷顺明刘皇见

安徽化工 2022年1期

孔军军，刘典典,吴灿平，吴李瑞，谷顺明，刘皇见

（安徽国星生物化学有限公司，安徽省杂环化学重点实验室，安徽马鞍山 243100）

目前国内外百草枯的合成方法主要为氨氰法，其废水排放量大，氰根含量高，成分复杂，难以处理，而目前针对百草枯废水主要处理方式有紫外灯催化氧化与芬顿氧化法[1]，用臭氧氧化百草枯废水法[2]等来处理百草枯废水中的氰根。但是这些工艺操作过程复杂，成本高，且很难自动化管理。因此，百草枯废水中氰根的处理方法亟需开发。

本文主要通过甲醛液碱氧化分解百草枯废水中的氰根[3]，以便于废水的后续处理，此方法能降低处理难度，回收氨气或铵盐等，达到废水处理降本增效的目的。

1 实验部分

1.1 仪器设备与原料

四口烧瓶，集热式恒温磁力搅拌器，恒压漏斗，UV2100型紫外可见光分度计。

百草枯碱析废水，氰根1 500 mg/m3左右；甲醛，37%；液碱，30%。

1.2 方案流程

在1 L烧瓶中加入百草枯碱析废水，升温至90℃，滴加甲醛反应0.5 h，随后保持温度不变，滴加液碱反应2 h。破氰工艺完成。

1.3 工艺原理

首先利用甲醛和氰化物发生亲核加成反应生成乙醇氰[4]：

其次用液碱将乙醇氰分解：

主要副反应：

2 结果与讨论

2.1 温度对破氰效果的影响

控制其他反应条件相同，考查不同温度下的破氰效果，结果如表1所示。

表1 温度对破氰效果的影响Tab.1 Effect of temperature on cyanogen removal

由表1可以看出，随着温度升高，废水的破氰效果逐渐提升，当升温至100℃以上时，进一步提高温度后，氰根含量上升。这说明提高温度可以有效提高甲醛液碱破氰效率，而由含氰废水的热水解破坏法可知，温度在100℃～180℃范围时，氰根自我分解效率应该是提升的，但是在甲醛液碱升温反应过程中，升温至100℃以上后氰根含量变高，分析是由于甲醛和液碱发生歧化反应，内部消耗了，导致继续升温氰根含量反而变高，故温度为100℃时，破氰处理效果最好。

2.2 甲醛与废水的反应时间对破氰效果的影响

控制其他反应条件相同，考查甲醛与废水反应不同时间的破氰效果[5]，结果如表2所示。

表2 甲醛与废水的反应时间对破氰效果的影响Tab.2 Effect of reaction time of formaldehyde with wastewa⁃ter on cyanogen-breaking effect

由表2可以看出,甲醛反应时间的变化对废水破氰效果几乎没有影响。根据主要反应方程式判断，乙醇氰分解速度大于甲醛和氰化物生产乙醇氰的速度，导致废水中氰化物分解进度主要由液碱加入后的反应时间决定，即甲醛与氰化物反应生成乙醇氰速度大于乙醇氰分解速度，表现为甲醛加入后与废水的反应时长不影响整体反应效果，即甲醛与废水反应时长对废水破氰效果影响不大。