固體廢物中氰化物堿溶浸出效率的影響因素

紀昳 陸喜紅 徐榮 胡曉樂

摘 要：本文以典型含氰固廢樣品為研究對象，采用堿溶浸提的前處理方法，通過一系列對比試驗，探討了提取劑pH值、液固比、提取時間和提取次數(shù)等因素對固體廢物中氰化物堿溶浸出效率的影響，為固廢中氰化物的準確測定提供了科學有效的支持。

關鍵詞：固體廢物；氰化物；堿溶；浸出

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A

Abstract：In this article，by using the typical solid wastes containing cyanides as the research samples and alkali dissolution as pre-treatment method， via a series of contrast experiments， the factors affecting leaching efficiency such as pH of extracting fluid， liquid-to-solid ratio， leaching time and extracting times were discussed，which provides scientific and effective support to the determination of cyanides in solid wastes.

Key words：Solid Wastes；Cyanides；Alkali Dissolution；Leaching

隨著工業(yè)化進程的不斷加快，我國固體廢物的產(chǎn)生量在逐年增加。工業(yè)活動如電鍍、洗注、油漆、染料、金礦、橡膠等行業(yè)，產(chǎn)生的固體廢物中含有大量的氰化物，污染地表水、地下水或土壤，危害生態(tài)環(huán)境和人體健康[ 1-4 ]。因此，研究固體廢物中氰化物含量的測定方法具有重要的現(xiàn)實意義。本文以典型含氰固廢樣品為研究對象，采用堿溶浸提方法，研究了提取劑pH值、液固比、提取時間和提取次數(shù)等因素對固廢中氰化物堿溶浸出效率的影響。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

TU-1900紫外可見分光光度計；

PB-10型pH計；

34R4BFCl-Z3型翻轉振蕩裝置（配套2 L廣口提取瓶）；

壓力過濾器（容積≥1 L），配套微孔濾膜（孔徑0.6 ～ 0.8 μm）；

氰化物標準溶液（50.0 mg/L）；

提取劑：2.5g/L的NaOH溶液；

其他試劑均按照《水質(zhì) 氰化物的測定 容量法和分光光度法》（HJ 484-2009）[ 5 ]配制。

1.2 實驗方法

固體廢物經(jīng)堿性溶液浸出，易釋放氰化物及總氰化物進入浸出液中，經(jīng)過濾裝置得到澄清的提取液。量取200 mL提取液，按照《水質(zhì) 氰化物的測定 容量法和分光光度法》（HJ 484-2009）[ 5 ]規(guī)定的方法，加入硝酸鋅溶液、酒石酸溶液和甲基橙指示劑，蒸餾制備含易釋放氰化物試樣；加入EDTA-2Na溶液和磷酸溶液制備含總氰化物試樣。視樣品溶液中氰化物可能含量，分別選擇硝酸銀滴定法或異煙酸-吡唑啉酮、異煙酸-巴比妥酸分光光度法進行測定。

2 結果與討論

2.1 提取劑pH值的影響

EPA Method 9013A規(guī)定了以pH>10的堿液為提取劑來測定固廢中氰化物含量[ 6 ]?？紤]到氰化物受提取溶液pH影響大的特性，進行了三組pH實驗，即分別使用不同pH值的提取劑，對空白石英砂加標樣品和實際固廢樣品中的氰化物進行提取，研究提取液中易釋放氰化物及總氰化物的濃度變化趨勢。

2.1.1空白石英砂加標樣品提取試驗

取8個提取瓶（1～8號），各稱100g石英砂，并加入1000mL純水。在1～4號中加入氰化物標準溶液，加標濃度為150μg/L，并用500g/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，使溶液pH分別為7、9、11、13。在5～8號中加入總氰化物標準溶液，加標濃度為5.00mg/L，并用500 g/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH分別為7、9、11、13。將1～8號提取瓶同步進行18±2h翻轉振蕩；經(jīng)過濾步驟，將提取液進行易釋放及總氰化物試樣的制備，并根據(jù)濃度范圍選擇合適方法進行定量測定。結果表明，用空白石英砂加標，其回收率范圍在92.0%～100%，且與提取劑pH值無明顯關系。

2.1.2 實際樣品提取試驗

選擇金礦廢渣、電鍍污泥、電鍍廢渣作為代表性實際樣品，經(jīng)風干、粉碎及混勻處理，采用固定的液固比（10：1），分別進行pH實驗。

試驗結果表明，三類實際樣品易釋放氰化物及總氰化物的浸出濃度值隨提取劑pH值的變化趨勢較為一致，即當提取劑pH處于7～11范圍內(nèi)時，大部分易釋放及總氰提取率都較低；而當pH≥12后，結果有大幅度提高，并趨于穩(wěn)定[ 6，7 ]。這與EPA方法9013A的堿性浸提劑pH>10（對于會釋放出氫離子的樣品，pH>12）結論基本吻合[ 8 ]。三個實際樣品中的易釋放氰化物及總氰化物的堿溶浸出量，都隨pH的升高而增大，并在pH≥12后，增幅趨于平緩。

2.2 液固比的影響

液固比（提取劑的體積與樣品的質(zhì)量之比，mL/g）也是影響堿溶浸出效率的一個重要因素。選擇樣品均勻性好且氰化物含量高的金礦廢渣樣品及自制含氰固廢樣品1和2進行不同液固比的對比實驗。稱取三份相同質(zhì)量的同一固廢樣品，按液固比10：1、25：1及100：1加入不同體積提取劑。提取結束后，測定易釋放氰化物和總氰化物含量。

結果顯示，對于高濃度樣品（如金礦廢渣中總氰化物），提高液固比，將有利于組分的溶出。但對于濃度水平不高的樣品，溶出結果與液固比無明顯相關性，同一樣品不同液固比的兩個結果之間，其相對偏差均在2%以內(nèi)。考慮到一般固廢樣品中氰化物含量較低，加之固廢樣品均勻性一般，為提高樣品代表性，建議一般取10：1的液固比為宜，對于氰化物含量較高的樣品可適當增大液固比。

2.3 振蕩提取時間的影響

為研究提取時間對固廢中氰化物浸出效率的影響，實驗選用樣品均勻性好、總氰化物含量高的金礦廢渣樣品，稱取平行樣8份，按振蕩提取時間分別為2、4、8、12、16、18、20、24小時進行振蕩提取，其他實驗條件都相同，測定樣品中的總氰化物含量。結果顯示，提取液中總氰化物的濃度與振蕩時間呈正相關，而達到16小時以后，濃度變化趨于平緩。為兼顧提取效率及工作效率，建議選擇振蕩提取時間為18±2小時。

2.4 提取次數(shù)的影響

通過對同一含氰固廢樣品的多次提取實驗，可以反映出提取時間對固廢中氰化物浸出效率的影響。選擇金礦廢渣、電鍍固廢、自制含氰固廢樣品1及3進行比對實驗，在第一次提取結束后，收集濾渣，再以相同條件提取濾渣，重復進行2～3次。測定每次提取液中易釋放氰化物和總氰化物的濃度，并對多次測定結果進行加和，統(tǒng)計每次測定值所占比例，結果顯示，對同一樣品進行多次提取，第一次提取測定值所占比例在82.1-92.6%范圍內(nèi)，氰化物浸出效率較高，基本可以滿足對固廢中氰化物的提取要求。

3 結論

以金礦廢渣、電鍍污泥、電鍍廢渣等典型含氰固廢樣品為研究對象，設定不同參數(shù)進行氰化物堿溶浸出實驗，研究提取劑pH值、液固比、提取時間和提取次數(shù)等實驗條件對固廢中氰化物堿溶浸出效率的影響，結果發(fā)現(xiàn)：對于一般的含氰固廢，設定堿溶浸出條件為：提取劑pH≥12，液固比10：1，振蕩提取時間18±2小時，單次浸提，可實現(xiàn)較高的氰化物浸出率。

參考文獻：

[1] 肖祖菊.含氰化工廢渣的毒性研究及健康風險評價[D].重慶大學碩士論文，2010：1-3.

[2] 周德杰.危險廢物中毒性組分浸出特性和浸出方法研究[D].山東大學碩士論文，2006：1.

[3] 錢震，錢宇紅.鐵鏈廠總排廢水中氰化物來源解析[J].環(huán)境監(jiān)控與預警，2009， 7（1）：51-53.

[4] 李鳳明.電鍍行業(yè)驗收監(jiān)測案例分析[J].環(huán)境監(jiān)控與預警，2009，2（1）：29-31.

[5] 國家環(huán)保部.HJ484-2009 水質(zhì) 氰化物的測定 容量法和分光光度法[S].北京：中國環(huán)境科學出版社，2009.

[6] 陸喜紅，徐榮，紀昳，胡曉樂.固體廢物中氰化物全量的測定方法研究[J].環(huán)境科學與管理，2009，41（8）：126-128， 143.

[7] 徐榮，陸喜紅，楊麗莉.固體廢物浸出液中氰化物測定方法的探討[J]. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2014，26（4）：45-47.

[8] US EPA.EPA Method 9013A CYANIDE EXTRACTION PROCEDURE FOR SOLIDS AND OILS[S].Washington DC：USEPS，2004.

基金項目：2009年環(huán)保部標準制修訂項目資助項目（1121）

作者簡介：紀昳（1988-），女，漢族，江蘇南京人，本科，南京市環(huán)境監(jiān)測中心站，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測工作。