DOC《离子交换法处理含铁氰化提金尾液问题及解决办法》

陕西省自然科学基础研究计划项目(2012JM7013);

西安建筑科技大学基础研究基金项目(JC1212) 作者简介:周军(1977-),男,陕西宝鸡人,博士,教授. 1.2 铁氰化物的危害 虽然从污染环境角度来说铁氰化物以及亚铁氰化物毒性较小,但是一旦铁氰化物和亚铁氰化物进入复杂的溶液中,如果遇到比铁离子络合能力更强的腐殖酸、多肽等离子,便会释放出剧毒的CN-,CN-进入人体后会形成氰化氢,对人体造成生命危险,同样CN-会对牲畜以及植物、水体造成很大的破坏,对环境产生巨大的污染以及对生命安全造成威胁[5].对本已含有较多络合离子的氰化浸金尾液来说,因铁氰化物的存在更进一步增加了溶液的复杂性,导致治理难度加大,环境污染严重.

2 离子交换树脂法处理含铁氰化提金尾液的原理及存在问题 2.1 铁氰化物的吸附 采用阴离子交换树脂处理浸金尾液中铁氰化物以及亚铁氰化物的工作原理为离子交换树脂上的活性交换基团氢氧根或氯离子与废液中的铁氰化物以及亚铁氰化物进行交换,达到吸附的效果[6],主要反应式: 4R-OH+Fe(CN)64-=R4Fe(CN)6+4OH-1) 3R-OH+Fe(CN)63-=R3Fe(CN)6+3OH-2) 4R-Cl+Fe(CN)64-=R4Fe(CN)6+4Cl-3) 3R-Cl+Fe(CN)63-=R3Fe(CN)6+3Cl-4) 党晓娥等[7]研究发现,在298~313 K范围内,201*7树脂对Fe(CN)63-的吸附符合Langmuir模型,该过程是一个熵增、吸热、自发进行的离子交换过程.201*7树脂对Fe(CN)64-吸附符合准二阶动力学模型,吸附活化能Fe(CN)63->

Cu(CN)43->

CN -. 2.2 铁氰化物的解吸及存在问题 采用硫酸―氨水传统解吸工艺,对于铁氰化物的解吸几乎没有作用.采用盐类解吸剂可以对Fe(CN)64-得到很好的效果,氯化钠解吸率可以达到90%,但是对于Fe(CN)63-解吸效果不理想,最高的解吸率只能21.44%.采用水合肼―氯化钠解吸率可以高达98%以上.因此离子交换树脂法吸附以及解吸铁氰化物纯溶液不存在问题,但是当处理铁氰化物与其它离子共存的提金尾液时,解吸较困难.研究发现,树脂吸附离子的解吸难易程度与金属络合物的稳定系数(log β)有一定的关系,氰化提金尾液中各金属络合物的log β[10]分别为:Cu(CN)43- 30.

3、Zn(CN)42- 17.

0、Fe(CN)63- 44.

0、Fe(CN)64- 32.

5、Cu(CN)32- 28.6.可以看出,与其他金属络合离子的稳定性进行比较,铁氰化物的稳定系数较高,比较稳定,因此较难以解吸下来.当采用硫酸和氨水分步解吸时将锌氰化合物与铜氰化合物解吸为铜离子和锌离子,以及存在的三价铁离子会与未解吸下来铁氰化物产生式(5)~(11)复杂的化学反应,如溶液中所生成的沉淀物会堵塞树脂孔洞,附着在树脂表面导致树脂颜色明显变深变黑,从而引起树脂 中毒 ,难以有效再生利用. Fe(CN)64-+2Fe2+=Fe2[Fe(CN)6]↓(白色)5) 3Fe(CN)64-+4Fe3+=Fe4[Fe(CN)6]3↓(普鲁氏兰)6) Fe(CN)63-+Fe3+=Fe[Fe(CN)6]↓(棕色)7) 2Zn2++Fe(CN)64-=Zn2[Fe(CN)6]↓(白色胶状)8) 2Cu2++Fe(CN)64-=Cu2[Fe(CN)6]↓(红棕色)9) Fe(CN)64-+O2+2H2O=Fe(CN)63-+4OH-10) 2Fe(CN)63-+3Cu2+=Cu3[Fe(CN)6]2↓(绿色)11)

3 解决办法 上述分析可以发现,当氰化提金尾液中存在较高浓度的铁氰化物时,采用离子交换树脂法处理时吸附过程不存在任何问题,但采用常规硫酸―氨水解吸工艺会引起了树脂的 中毒 现象,从而导致树脂难以有效再生循环利用.结合离子交换树脂法吸附―解吸不含铁氰化物的提金尾液试验结果对比分析,问题可能出在了两个方面:一是所选解吸剂不合适;