在电场辅助下利用催化剂处理含氰废物中氰化物的方法

本发明属于有毒污染物处理领域，具体涉及在电场辅助下利用催化剂处理含氰废物中氰化物的方法。

背景技术：

1、据报道，每年全国在各个行业产生的氰化尾渣高达一亿吨，其中包括七千多万吨低品味氰化堆浸尾渣。这些氰化尾渣当中所携带的游离氰化物毒性巨大，毫克数量级的氰化物在短时间内就会导致动物中毒死亡，此外还会造成农作物减产。除游离氰化物外，氰化尾渣中还含有大量氰化物的衍生物如硫氰酸盐，以及与金属离子络合生成的金属氰络合物等，即使采用氯气/次氯酸盐、过氧化氢等强氧化剂处理，也很难达到快速、深度处理的技术要求。因此，对氰化尾渣的无害化处理始终是环境行业所关注的热点问题。

2、根据氰渣的利用和处置类别不同，可将氰渣脱氰处理技术分为四类：1、金矿石氰渣尾矿库处置；2、金精矿氰渣尾矿库处置；3、堆浸氰渣处置；4、氰渣利用。这一分类方法从金矿的处理工艺类型和最终处置办法两方面入手列出了相应的脱氰处理技术。过氧化氢氧化法适用于总氰含量较低的金矿石氰渣、堆浸氰渣处理；酸化回收法适用于含游离氰高的金精矿氰渣处理。氰渣回填时，还需考虑避免污染地下水，要求先对含氰渣的尾矿浆液固分离、洗涤后，再对滤渣采用臭氧氧化、过氧化氢氧化等不易产生二次污染的方法进行深度脱氰处理。此外，从废水零排放的实际要求出发，氰渣的处理和氰化工艺的贫液闭路循环使用密切相关。如含氰渣的尾矿浆在脱氰处理时，采用压滤、洗涤的工艺处理，压滤液返回做工艺用水，洗涤操作使得氰渣满足总氰小于5mg/l进入尾矿库的要求，则脱氰处理的难点将转变为洗涤液的脱氰处理，即氰渣的处理将转变为含氰废水的处理。从这一角度来看，氰渣的脱氰处理方法与含氰废水的脱氰处理具有本质上的一致性。但对于某些特殊的含氰废水处理方法，如采用过氧化氢氧化法直接处理含氰渣的尾矿浆时，会导致过氧化氢在固体颗粒表面的额外分解问题，且过氧硫酸氧化法不适用于含碱性脉石的尾矿浆处理。

3、处理含氰废水最常用的方法是化学氧化技术，如碱-氯化-氧化工艺。 在这种方法中，含氰废水首先用氯气或次氯酸盐处理，生成氯化氰，然后反应生成毒性小得多的氰化钠。此外，氯化还会将氰酸盐氧化成二氧化碳和氮气。虽然这种处理方法可以非常有效地去除含游离氰化物的废物，但也有一些缺点。例如，在氰化物与金属络合的情况下，反应非常缓慢，因此处理效果很差。这种工艺还会产生污泥，需要进一步处理。另一个缺点是需要相对较多的氯。此外，加入过量的氯会增加水的总固体含量，使其不适合循环和再利用，并留下含氯量高的残留物，对水生生物有毒。此外，如果废水中含有有机物，还可能产生各种氯化有机化合物。

4、经检索，将催化剂与二维催化电极结合为三维电催化系统用于处理氰渣还未见报道。

技术实现思路

1、本发明提供了一种在电场辅助下利用催化剂处理含氰废物中氰化物的方法，以解决上述背景中提出的问题。

2、为实现上述目标，本发明提供如下技术方案：

3、（1）将泡沫镍作为阳极、石墨或活性炭纤维作为阴极构建二维电催化系统，选用cuo-fe3o4为催化剂，将cuo-fe3o4催化剂加入到二维电催化系统的阴阳极之间，形成三维电催化系统；

4、所述cuo-fe3o4催化剂是在65℃-85℃下将硫酸铜和硫酸亚铁溶于去离子水中，搅拌混匀后，将溶液ph值调整至7.5-9.5，在制备过程中不断向溶液中通入空气，当溶液逐渐变透明后，利用磁铁分离溶液中产生的黑色产物，并用去离子水洗涤，除去其余未反应的物质，干燥制得；

5、硫酸铜和硫酸亚铁的摩尔比问哦1∶3~5；催化剂投加量为3g/l-15g/l；

6、（2）将含氰废渣-水或氰渣洗脱液加入到三维电催化系统中并位于阴阳极之间，调节反应体系ph值为3-5；

7、（3）阴阳极通电，在电场、搅拌作用下，体系中生成活性物将氰化物氧化为氨根或硝酸根，金属离子在电场作用下在阴极处被还原；反应系统中反应时间不小于2h，电流密度为5ma/cm2-20ma/cm2。

8、与现有技术相比，本发明采用三维电催化技术处理氰渣，可在不外加其他试剂的条件下将氰根氧化为氨根或硝酸根，且氰化物降解效率高，催化剂方便回收，能够实现重复利用，可有效降低氰渣处理成本。

技术特征：

1.一种在电场辅助下利用催化剂处理含氰废物中氰化物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的在电场辅助下利用催化剂处理含氰废物中氰化物的方法，其特征在于：cuo-fe3o4催化剂是在65℃-85℃下将硫酸铜和硫酸亚铁溶于去离子水中，搅拌混匀后，将溶液ph值调整至7.5-9.5，在制备过程中不断向溶液中通入空气，当溶液逐渐变透明后，利用磁铁分离溶液中产生的黑色产物，并用去离子水洗涤，干燥制得。

3.根据权利要求2所述的在电场辅助下利用催化剂处理含氰废物中氰化物的方法，其特征在于：硫酸铜和硫酸亚铁的摩尔比为1∶3~5。

4.根据权利要求1所述的在电场辅助下利用催化剂处理含氰废物中氰化物的方法，其特征在于：反应系统中反应时间不小于2h，电流密度为5ma/cm2-20ma/cm2。

5.根据权利要求1所述的在电场辅助下利用催化剂处理含氰废物中氰化物的方法，其特征在于：催化剂投加量为3g/l-15g/l。

技术总结本发明公开了一种在电场辅助下利用催化剂处理含氰废物中氰化物的方法，该方法是将泡沫镍作为阳极、石墨或活性炭纤维作为阴极构建二维电催化系统，选用CuO‑Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;为催化剂，将CuO‑Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;催化剂加入到二维电催化系统的阴阳极之间，形成三维电催化系统；将含氰废渣‑水或氰渣洗脱液加入到三维电催化系统中并位于阴阳极之间，调节反应体系pH值为3‑5；阴阳极通电，在电场、搅拌作用下，体系中生成活性物将氰化物氧化为氨根或硝酸根，金属离子在电场作用下在阴极处被还原；本发明方法实现了氰渣的高效、清洁深度处理。技术研发人员：瞿广飞,陈修平,王作亮,任远川受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18