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选矿废水中微量丁基黄药的降解处理研究

2024-10-27 90 上传者：管理员

摘要：分别使用酸化分解法、铁盐混凝沉降法、活性炭吸附法、漂白粉氧化法和自然曝晒法来去除水中微量的丁基黄药，试验结果表明，对于500 mL浓度为20 mg/L的丁基黄药废水，添加1%盐酸0.3 mL、硫酸亚铁900 mg、活性炭500 mg和漂白粉25 mg可在处理2 h的情况下使黄药去除率达到100%。

关键词：
丁基黄药
紫外分光光度法
选矿废水
降解处理
黄原酸盐
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黄原酸盐，是由二硫化碳、苛性碱和醇反应生成的一种二硫代碳酸钾盐或钠盐，由于颜色呈黄色或淡黄色，所以称黄药。黄药广泛应用于有色金属选矿工艺中，也是硫化矿使用量最大的一种捕收剂[1-3]。丁基黄药是应用很普遍的一种黄药，为淡黄色粉状或粒状，有刺激性臭味，易溶于水，嗅觉阀为0.005 mg/L,味觉阀为0.1 mg/L。在浮选过程中，丁基黄药大部分留在矿石表面，少部分随废水排走，由于排放量大，废水中往往含有大量的黄药，如果直接排放，会对矿山周围的生态环境造成较严重的污染[4-6]。丁基黄药在废水中的浓度最高可达每升数十毫克，会对水生生物和人类造成一定的毒害作用[7],损害人体和动物的肾脏、肝脏、视觉和神经系统等。研究发现，当水体中黄药浓度达5 mg/L时，即可导致鱼类和其他水生生物的死亡[8]。此外，黄药具有恶臭，即使残存量极少，也会使水质发臭，同时其分解产生的二硫化碳也易造成硫污染。因此，研究黄药降解规律对选矿废水的有效处理和矿山的环境保护具有积极意义[9]。

目前，国内外关于选矿废水中残留黄药的处理方法大致可分为两大类，一类为物理化学法，包括自然曝晒法、酸化分解法、化学氧化法、铁盐混凝沉降法、离子交换吸附法等，另一类为微生物降解法。单一方法或由于成本、设备和操作等原因，存在黄药降解不完全、产生二次污染等问题。目前发展趋势是多种处理方法联用，实现提高处理效果的同时，降低经济成本。本文旨在通过对酸化分解法、活性炭吸附法、铁盐混凝沉降法、化学氧化法和自然曝晒法的研究，探索出较为有效的水中微量黄药的处理方法，为去除选矿废水中残余黄药的研究提供依据。

1、原理

对水中微量丁基黄药的测定，选择紫外分光光度法。其原理是丁基黄药在紫外波长段有最大吸收峰，当水中丁基黄药被完全分解后，该吸收峰消失。用紫外分光光度法于波长301 nm处分别测定丁基黄药分解前后的吸光度，由两次吸光度的差值计算丁基黄药的浓度。根据不同浓度下的吸光度，以黄药浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。再分别使用酸化分解法、铁盐混凝沉降法、活性炭吸附法、漂白粉氧化法和自然曝晒法处理20 mg/L的丁基黄药溶液，测得处理完后液体的吸光度，通过工作曲线计算即可得到处理后黄药的浓度，从而计算出在不同处理条件下黄药的去除率。

2、试剂与仪器

异丁基钠黄药(C4H9OCS2Na)溶液(1 g/L):称取1.087 g丁基钠黄药(纯度≥92%)于200 mL烧杯中，用水溶解，转移至1 L容量瓶，用水定容；

硫酸亚铁(纯度99%)、浓盐酸(ρ=1.19 g/mL)、活性炭粉(分析纯)和漂白粉(有效氯含量≥50%);

仪器和设备：紫外可见分光光度计(美谱达UV-1800型)及配套10 mm比色皿、微量移液器(50～1 000μL)、电子天平(梅特勒ME204E,220 g/0.1 mg)等。

3、试验过程

3.1 工作曲线

使用移液管分别移取0、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00、30.00 mL浓度为1 g/L的丁基黄药溶液，用水定容于1 L容量瓶中，即可得0、5、10、15、20、25、30 mg/L的系列标准溶液。使用紫外分光光度法测得系列标准溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，丁基黄药浓度为横坐标，绘制工作曲线。线性回归方程：A=0.09c+0.116 3,相关系数r=0.997 9。根据工作曲线方程可知，A≤0.116 3时，c≤0 mg/L,即可认为吸光度在低于0.116 3时，溶液中丁基黄药的浓度为0 mg/L。在(0～30) mg/L浓度范围内，丁基黄药浓度与吸光度呈现良好的线性关系，如图1所示。

图1工作曲线

3.2 酸化分解法

酸化分解法是利用黄药在强酸性介质中易分解生成醇和二硫化碳的原理，通过向黄药溶液中加入酸性物质来加速其分解。具体操作过程为：在1 000 mL三口烧瓶中加入浓度为20.11 mg/L(黄药浓度按20 mg/L进行配制，实测值为20.11 mg/L,下同)的丁基黄药溶液500 mL,然后开启搅拌(转速300 r/min),再使用微量移液器分别向其中加入浓度为1%的盐酸，对其进行酸化处理，分解其中的黄药。搅拌2 h后测定溶液的吸光度，从而探究1%盐酸添加量对黄药分解的影响，试验数据见表1。

表1 1%盐酸添加量对处理水中丁基黄药的影响

由表1可知：500 mL浓度为20.11 mg/L的黄药溶液，在加1%盐酸处理2 h的情况下，水中黄药的去除率随着加酸量的增加而提高。在加酸量为0.3 mL时，搅拌2 h即可全部去除其中的丁基黄药。酸化分解法处理效果明显，操作简便，但其对设备的抗腐蚀性有一定要求，且分解产物中的二硫化碳需进行妥善处理，避免造成二次污染。

3.3 铁盐混凝沉降法

铁盐(如硫酸亚铁等)可与黄药反应生成难溶性的金属黄原酸盐沉淀，从而去除大部分黄药。且硫酸亚铁本身也是絮凝剂，可促进沉淀的生成，加快黄药的去除，其主要的反应机理如下：

具体操作过程为：在1 000 mL三口烧瓶中加入浓度为20.08 mg/L的丁基黄药溶液500 mL,然后开启搅拌(转速300 r/min),再向其中加入硫酸亚铁，通过硫酸亚铁与黄原酸盐反应生成沉淀来处理其中的黄药。搅拌2 h后过滤，测定滤液的吸光度，从而探究硫酸亚铁添加量对黄药处理的影响，试验数据见表2。

由表2可知：加硫酸亚铁处理2 h,水中黄药的去除率随硫酸亚铁添加量的增加而提高。在硫酸亚铁添加量为900 mg时，搅拌2 h即可全部去除其中的丁基黄药。该方法的优点是工艺简单、易于实现，适合处理较低浓度的黄药废水。

表2硫酸亚铁添加量对处理水中丁基黄药的影响

3.4 活性炭吸附法

活性炭吸附法是利用其吸附性将水中的黄药吸附去除。具体过程为，在1 000 mL三口烧瓶中加入浓度为19.92 mg/L的丁基黄药溶液500 mL,然后开启搅拌(转速300 r/min),再向其中加入活性炭，对其中的黄药进行吸附处理。搅拌2 h后过滤，测定滤液的吸光度，以此来探究活性炭添加量对黄药吸附处理的影响，试验数据见表3。

表3活性炭添加量对水中丁基黄药浓度的影响

由表3可知：500 mL浓度为19.92 mg/L的黄药溶液，加活性炭处理2 h,水中黄药的去除率随活性炭添加量的增加而提高。在活性炭添加量为500 mg时，搅拌2 h即可全部去除其中的丁基黄药。但吸附完毕的活性炭应妥善处理，避免二次污染。

3.5 漂白粉氧化法

漂白粉氧化法是利用黄药被漂白粉氧化生成难溶于水、性质稳定的双黄药，可过滤分离。具体过程为：在1 000 mL三口烧瓶中加入浓度为20.03 mg/L的丁基黄药溶液500 mL,然后开启搅拌(转速300 r/min),再向其中加入漂白粉，氧化其中的黄药。搅拌2 h后过滤，测定滤液的吸光度，以此来探究漂白粉添加量对黄药氧化处理的影响，试验数据见表4。

由表4可知：500 mL浓度为20.03 mg/L的黄药溶液，加漂白粉处理2 h,水中黄药的去除率随漂白粉添加量的增加而提高。漂白粉添加量为25 mg时，搅拌2 h即可全部去除其中的丁基黄药。该方法的优点是去除黄药的同时产生的双黄药可回收利用，且漂白粉试剂来源广，设备简单，易于实践。

表4漂白粉添加量对水中丁基黄药浓度的影响

3.6 自然曝晒法

由于黄药的性质不稳定，在水中易分解。光照强度、温度和时间是影响黄药自然分解率的主要因素，光照越强，曝晒时间越长，水温越高，分解率也就越高。具体过程为：在1 000 mL烧杯中加入浓度为20.01 mg/L的黄药溶液500 mL,放置在太阳下进行曝晒，每过24 h取样测量，蒸发的水量使用纯水补足，从而来探究曝晒时间对黄药处理的影响，实验数据见表5。

表5曝晒时间对水中丁基黄药浓度的影响

由表5可知：500 mL浓度为20.01 mg/L的黄药溶液，通过曝晒的方式去除其中的黄药效率较低，曝晒5 d后只能去除51.9%,完全去除需要较长时间。这种方法受天气和季节影响较大，处理效果不稳定，且需要搭配其他方法共同进行。此外，自然曝晒分解的产物含有二硫化碳气体，易形成二次污染，需要妥善处置。

4、结论

通过试验研究发现，酸化分解法、硫酸亚铁混凝沉降法、活性炭吸附法和漂白粉氧化法均能较为彻底的去除水中的丁基黄药。对于500 mL浓度约为20 mg/L的丁基黄药废水，在处理2 h的情况下，添加1%盐酸0.3 mL、硫酸亚铁900 mg、活性炭500 mg、漂白粉25 mg,即可使水中丁基黄药的去除率达到100%。由于黄药对水体及生物的危害性，研究黄药降解规律对选矿废水的有效处理和矿山的环境保护具有积极意义。

参考文献:

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文章来源:李海洋,吴庆伟.选矿废水中微量丁基黄药的降解处理研究[J].中国钼业,2024,48(05):38-40+64.