二氧化氯对特殊水质的处理研究

论文导读:：我们验证了二氧化氯对这些水质的处理效果。氧化氯对含氰废水的处理。最终达到对水体的破氰的处理要求。氧化氯对高COD废水的处理。氧化氯+催化剂工艺。
论文关键词：二氧化氯，含氰废水，破氰，COD，催化剂

　　随着人们对环境的日益重视，对于工业生产过程中产生的含氰废水和高COD废水等一些特殊水质的处理要求也越来越高，这些废水必须达到一定的标准后方可排放[1]。而这些水质的处理由于它们的处理难度，也一直是困扰污水处理工作者的难题。根据我公司的特点和多年来的水处理经验，对二氧化氯在特殊水质的处理方面进行了详尽的研究和效果验证。通过二氧化氯对含氰废水和高COD废水的处理实验，我们验证了二氧化氯对这些水质的处理效果。
　　下面二氧化氯对含氰废水和高COD废水的处理进行详细的说明。
　　1.二氧化氯对含氰废水的处理
　　1.1实验原理
　　通过二氧化氯氧化法对CN-进行处理。
　　二氧化氯是一种强氧化剂，与氯气相比，它具有氧化性更强，操作安全简便，受 pH值的影响较小的特点。氯气对氰化物的氧化通常只将CN- 氧化成毒性较小的氰酸盐（NaCNO），并要求很高的PH值，见反应式(1)含氰废水，而二氧化氯对氰化物的氧化却能将CN- 氧化成N2 和CO2 ，见反应式(2)，彻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实验对象
　　含氰废水样品由济南某化学品有限责任公司提供毕业论文范文。
　　1#废水水质指标：颜色：深褐色，pH=11.0，CN-=4064 mg/L；
　　2#废水水质指标：颜色：褐色，pH=10.0，CN-=792 mg/L。
　　1.3二氧化氯的制备及投加工艺
　　先将氯酸钠固体颗粒与水充分混合，然后加入某还原剂成分，配制成一定浓度的氯酸钠混合液，然后与一定浓度的硫酸进行反应，并且控制一定温度，通过负压曝气的投加工艺技术，将产生的纯二氧化氯投加到作用水体，经一二级吸收系统，常温下，反应时间30min，最终达到对水体的破氰的处理要求。
　　具体工艺流程如下图所示。
　　
　　图1. 二氧化氯破氰工艺流程图
　　我们分别对1#、2#分别进行了不同二氧化氯浓度的投加实验，并对处理后的水样的pH值和CN-浓度进行了检测和分析。
　　检测方法：用五步碘量法测定二氧化氯投加含量，用吸光度-浓度曲线法测定CN-的浓度，用pH计测定水样的pH值。
　　具体数据见下表。
　　表1. 二氧化氯对1#水样的处理数据
　　

实验样	pH值	CN- mg/L	ClO2投加浓度mg/L	CN-去除率%	现象
原水	11	4064	10566（理论）	100（理论）	-
1#A	9.9	2898	2920	28.69	无现象
1#B	9.4	1729	4813	57.46	无现象
1#C	8.5	866	7189	78.69	无明显现象
1#D	3.22	510	9543	87.45	剧烈冒泡颜色变浅
1#E	3.29	366	12250	90.99	剧烈冒泡颜色变浅
1#F	1.01	276	18852	93.21	剧烈冒泡颜色变浅

表2. 二氧化氯对2#水样的处理数据
　　

实验样	pH值	CN- mg/L	ClO2投加浓度mg/L	CN-去除率%	现象
原水	10	792	2059（理论）	100（理论）	-
2#A	9.9	445	1108	43.81	无现象
2#B	9.8	384	1425	51.52	无现象
2#C	9.7	308	1726	61.11	无明显现象
2#D	6.6	219	1903	72.35	剧烈冒泡颜色变浅
2#E	4.5	158	2128	80.05	剧烈冒泡颜色变浅
2#F	3.0	39	3097	95.08	剧烈冒泡颜色变浅

1.4实验分析
　　由以上实验数据分析可知：
　　（1）在达到理论投加浓度下，二氧化氯对含氰废水的处理可以达到较好的处理效果，破氰率可以达到80%以上。
　　（2）由表1可知，在酸性条件下，二氧化氯对含氰废水的破氰有更好的处理效果含氰废水，反应比较剧烈，破氰率可以达到87%以上。
　　（3）由表1和表2比较可知，二氧化氯对含氰废水的破氰在达到一定的破氰率后，即使在提高二氧化氯投加浓度，破氰率也很难有较大突破。
　　2.二氧化氯对高COD废水的处理
　　2.1实验对象、方法及手段
　　（1）实验对象：废水：比重1.2，黏度3mPaS，沸点100℃，毒性无，水样COD值实测54590mg/L，pH值9.92。（该水样由浙江某化工厂提供）
　　（2）实验方法：五步碘量法、COD回流滴定法。
　　（3）实验器材： 在线红外仪、500mL全玻璃回流装置，加热装置(电炉)，25mL或50mL碱式滴定管，锥形瓶，移液管，容量瓶，pH测定仪，比色管，安全防护用品等（4）试剂：①重铬酸钾标准溶液(c1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L) ，②试亚铁灵指示液，③硫酸亚铁铵标准溶液[c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.1mol/L]（使用前标定），④硫酸银溶液 ，⑤盐酸，二氧化氯溶液等。
　　2.2 实验内容
　　（1） 原废水在线红外分析
　　取原水约10mL于50mL试管中，在线红外分析含氰废水，经图谱分析有大量有机基团，如-CN、-OH、-NH2、-NH等。
　　（2）原水的COD（Cr）测定
　　a. 取5mL原水（淡黄色）于1000mL容量瓶中，稀释200倍。
　　b．取20mL稀释液于250mL圆底烧瓶中，加入0.4gHgSO4，加入10mL重铬酸钾（1/6重铬酸钾0.25mol/L），加入沸石，加入H2SO4-Ag2SO430mL，电热套加热回流2小时。
　　c. 停止加热，冷却，加入试铁灵3滴，用硫酸亚铁铵（0.1020mol/L）进行滴定，用17.11mL毕业论文范文。同时做空白实验，空白滴定用23.80mL。
　　d.计算：
　　COD（Cr）=（V0-V1）*C*8*1000/V*N（3）
　　=54590.4mg/L
　　注：V0：空白滴定体积（mL）；V1：试样滴定体积（mL）；C：硫酸亚铁铵浓度（mol/L）；V：所取试样体积（mL）；N：稀释倍数
　　（3）. COD去除实验
　　实验方案：a.二氧化氯工艺；b.二氧化氯+催化剂工艺；
　　a方案实验方法：先将废水加盐酸调节pH在一定数值，然后取100.0mL废水投加25.0mL不同浓度的二氧化氯溶液，让其进行氧化消解反应2h，然后测其COD值，比较二氧化氯投加浓度对处理效果的影响；将废水加盐酸调节pH在不同数值，然后取100.0mL投加25.0mL相同浓度的二氧化氯溶液，让其进行氧化消解反应2h，然后测其COD值，比较酸度环境对处理效果的影响。
　　表3.二氧化氯浓度对处理效果的影响
　　

序号	废水 mL	废水COD ppm	pH值	ClO2体积 mL	ClO2浓度 ppm	处理后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值对处理效果的影响
　　

序号	废水 mL	废水COD ppm	pH值	ClO2体积 mL	ClO2浓度 ppm	处理后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方案实验方法：先将废水调节pH在一定数值，然后取100.0mL废水投加25.0mL一定浓度的二氧化氯溶液，反应同时加入不同的催化剂，让其进行氧化消解反应2h含氰废水，然后过滤，测定COD值，通过和方案a数据对照，比较加入催化剂对处理效果的影响及不同催化剂的处理效果；
　　表5. 催化剂对处理效果的影响
　　

序号	废水 mL	废水COD ppm	pH值	ClO2体积 mL	ClO2浓度 ppm	催化剂 g (A/B)	处理后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实验结果分析
　　1. 色度分析：
　　通过测定处理后水样的色度指标得出，a、b两种实验方案，在投加一定量的二氧化氯溶液反应后，都能达到废水由淡黄色变为无色的要求。
　　2. COD测定结果分析：
　　1).实验方案a：
　　由表3实验数据分析可知，一定pH值下投加不同浓度的二氧化氯溶液，COD去除率随二氧化氯浓度的增大而提高，而且二氧化氯投加浓度达到7500ppm后，COD去除率的变化不大，维持在45%左右；由表4实验数据分析可知，在不同的pH值下投加相同浓度的二氧化氯溶液，COD去除率随着酸度的增大而提高，而且在酸性条件下，处理效果有明显改善，处理效果较好。
　　2）实验方案b：
　　由表5实验数据分析可知，在方案a的基础上加入不同的催化剂，COD去除效果有较大改善，去除率能达到53%以上，且活性炭类催化剂B的效果好于硅胶类催化剂A，同等二氧化氯投加浓度下，使用催化剂B的去除率较使用催化剂A时高10%左右。
　　3.结论
　　（1）采用纯二氧化氯对含氰废水进行破氰处理，在酸性条件下含氰废水，温度常温，二氧化氯投加量略高于含氰浓度的2.6倍，破氰率可达80%-95%，处理效果较好。
　　（2）采用纯二氧化氯对高COD废水进行处理，在酸性条件下，在不使用催化剂的情况，反应时间2h，二氧化氯对COD的去除效果一般，去除率在50%以下。
　　（3）在同等条件下添加催化剂，二氧化氯对COD的去除率可提高15%-25%，而且经实验验证，活性炭类催化剂B的效果明显好于硅胶类催化剂A，同等条件下，去除率可提高10%左右。
　　（4）二氧化氯对于像含氰废水和高COD废水等高难处理水质的处理，可以达到较好的处理效果，说明二氧化氯是处理该类特殊水质的一种较好的途径。

【参考文献】
[1]任小军，李彦锋，赵光辉，魏云霞.工业含氰废水处理研究进展[J].工业水处理，2009，29（8）：1-4.
[2]章艺，邵强，王永芳，傅士盛.ClO2及ClO2+Cl2对含氰废水的处理实验研究[J].二氧化氯研究与应用,第二届二氧化氯&水处理技术国际研讨会文集，260-267.