申请日2016.04.19
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号B01J20/14; C02F1/28; C02F1/30; B01J21/16; B01J21/06; C02F101/18; C02F103/16
摘要
本发明涉及一种硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，属于废水处理技术领域。所述方法包括以下步骤：将钛酸丁酯与无水乙醇混合，搅拌均匀后加入去离子水，继续搅拌至形成浅黄色透明溶胶;将硅藻土加入到浅黄色透明溶胶中，搅拌，静置，干燥得到干凝胶;将干凝胶焙烧后得到硅藻土/二氧化钛复合材料;向硅藻土/二氧化钛复合材料中加入含氰废水，先振荡，再进行高压汞灯照射;过滤后得到滤饼和滤液，分析滤液中氰和铜的浓度，并对滤饼进行洗涤。本发明操作简单，处理含氰废水过程中兼具重金属离子和氰分解，金属吸附量和氰分解量高。
权利要求书
1.一种硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将钛酸丁酯与无水乙醇混合，搅拌均匀后加入去离子水，继续搅拌至形成浅黄色透明溶胶;
(2)将硅藻土加入到浅黄色透明溶胶中，搅拌，静置，干燥得到干凝胶;
(3)将干凝胶焙烧后得到硅藻土/二氧化钛复合材料;
(4)向硅藻土/二氧化钛复合材料中加入含氰废水，先振荡，再进行高压汞灯照射;
(5)过滤后得到滤饼和滤液，分析滤液中氰和铜的浓度，并对滤饼进行洗涤。
2.根据权利要求1所述的硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，其特征在于：步骤(1)中钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水三者质量比为1:5～10:1～4，搅拌速度为80～100d/s，继续搅拌至形成浅黄色透明溶胶的时间为0.5～1h。
3.根据权利要求1所述的硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，其特征在于：步骤(2)中硅藻土与步骤(1)中去离子水质量比为1:5～8，搅拌时间为3～6h，静置时间为5～8h，干燥温度为50～100℃，干燥时间为15～30h。
4.根据权利要求1所述的硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，其特征在于：步骤(3)中焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为1～5h。
5.根据权利要求1所述的硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，其特征在于：步骤(4)中硅藻土/二氧化钛复合材料与含氰废水质量比为1～3:1000，含氰废水pH值为7～12，振荡时间与高压汞灯照射时间均为0.5～4h。
6.根据权利要求1所述的硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，其特征在于：步骤(5)中所得滤饼返回步骤(3)中循环使用。
7.根据权利要求1或6所述的硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，其特征在于：步骤(5)中过滤使用带式过滤机，洗涤滤饼用水为去离子水，次数2～4次，采用静态逆流洗涤方式。
说明书
硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法
技术领域
本发明涉及一种硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
山东省是我国最重要的黄金生产基地之一，黄金资源丰富，黄金产量占全国四分之一。氰化浸金法提金是一种既经济又有效的方法，虽然工艺采用巨毒的氰化物，现在工业上还没有其他工艺可以取代，氰化提金后产生大量废液，处理1t金精矿要外排4m3左右的氰化废水，其中氰化物的浓度在10～100mg/L，有的甚至更高，并且还含有铜锌铁等重金属，和氰化物形成重金属络合物成为有害污染物。这些含重金属的氰化废水，严重超出了我国工业废水中氰化物排放标准(Ⅱ级0.5mg/L，Ⅲ级1mg/L)，是造成环境污染，特别是水体污染的重要原因。因此黄金行业的含氰废水治理是企业可持续发展和群众健康亟待解决的重大问题。
含氰废水的处理方法很多，大致分为净化法和再生法两大类。净化法是采用有关的化学药品来破坏氰化废水中含氰络离子，降低氰含量。常用的主要有碱氯氧化法，二氧化硫空气氧化法，臭氧法，电解氧化法，微生物氧化法，过氧化氢氧化法等。再生法是将氰化物回收再利用及有价金属回收，主要有酸化法，离子交换法，吸附法，溶剂萃取法，膜法等。这些方法中，碱氯氧化法优点是：简单可靠，处理速度快。碱性氯氧化法的缺点是：操作间逸出的氛气对工人有强烈的刺激性，并且使用大量的石灰，操作环境差，氯氧化法的二次污染严重，常出现跑氯现象，严格控制比较困难，耗氛量大，水盐化比较严重，成本也比较高，是一种纯消耗性污水处理方法。采用二氧化硫空气氧化法处理含氰废水，可用二氧化硫烟气以废治废，成本低廉，处理效果好。但二氧化硫氧化能力较弱，故其消耗量也大，二氧化硫来源困难时不宜采用此法。过氧化氢氧化法虽然处理效果好，但过氧化氢是强氧化剂，腐蚀性强，运输困难，价格较高，生产厂家少，目前难以推广应用。酸化法能最大限度回收氰化物，也是目前工厂普遍采用的技术，但该方法要求封闭系统，存在氰化氢溢出的危险，运行操作复杂，且一次性处理后的含氰残液达不到国家排放标准，给二次处理增加了经济和技术上的难度。一次性投资过大，中小企业难以负担。离子交换法的效果好，但是原材料成本高，操作费用高，且存在产生大量二次废水的不足，难以推广利用。膜技术在废水回收领域具有较大潜力，但其预处理工序复杂，且存在膜污染，运行成本高，难以在该领域应用。溶剂萃取法是清华大学在20世纪90年代后期在山东某黄金炼厂研究开发的处理高质量浓度氰化废液工艺，该方法中萃取剂价值昂贵，成本较高，最终没有工业应用。
目前用于含氰废水处理方法的专利有以下几种，如表1所示：
表1含氰废水处理方法列表
发明内容
本发明的目的是提供一种兼具吸附重金属离子和氰分解的硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法。
本发明所述的硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，包括以下步骤：
(1)将钛酸丁酯与无水乙醇混合，搅拌均匀后加入去离子水，继续搅拌至形成浅黄色透明溶胶;
(2)将硅藻土加入到浅黄色透明溶胶中，搅拌，静置，干燥得到干凝胶;
(3)将干凝胶焙烧后得到硅藻土/二氧化钛复合材料;
(4)向硅藻土/二氧化钛复合材料中加入含氰废水，先振荡，再进行高压汞灯照射;
(5)过滤后得到滤饼和滤液，分析滤液中氰和铜的浓度，并对滤饼进行洗涤。
其中：
步骤(1)中钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水三者质量比为1:5～10:1～4，搅拌速度为80～100d/s，继续搅拌至形成浅黄色透明溶胶的时间为0.5～1h。
步骤(2)中硅藻土与步骤(1)中去离子水质量比为1:5～8，搅拌时间为3～6h，静置时间为5～8h，干燥温度为50～100℃，干燥时间为15～30h。
步骤(3)中焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为1～5h。
步骤(4)中硅藻土/二氧化钛复合材料与含氰废水质量比为1～3:1000，含氰废水pH值为7～12，振荡时间与高压汞灯照射时间均为0.5～4h。
步骤(5)中所得滤饼返回步骤(3)中循环使用，过滤使用带式过滤机，洗涤滤饼用水为去离子水，次数2～4次，采用静态逆流洗涤方式。
本发明反应原理如下：
所制备的硅藻土/二氧化钛材料，兼具吸附和催化分解功能，含氰废水的游离氰(CN-)及和铜络合的氰([Cu(CN)6]4-)被吸附到材料表面，在高压汞灯的照射下，游离氰及络合氰在纳米TiO2的催化作用下分解，变成了无毒的物质，分解氰是利用纳米TiO2的催化性能与空气中的氧气发生作用而铜离子则留在材料表面。吸附过程是利用该材料的比表面积大，多孔性进行吸附。
步骤(4)催化分解过程可能发生的反应：
本发明的有益效果如下：
本发明操作简单，处理含氰废水过程中兼具吸附重金属离子和氰分解，反应条件宽松，对设备要求不高，金属吸附量和氰分解量高。与传统吸附法相比，能彻底根除氰的危害，铜吸附量可达261～800.4mg/g，氰的分解量亦达149～472.8mg/g。本发明整个工艺过程没有三废排出，含氰废水处理后可做工业水使用，从源头上避免了环境污染。