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硫氰根的二氧化锰降解与电化学降解研究

王晓歌

硫氰根的二氧化锰降解与电化学降解研究

王晓歌1
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  • 1. 东北大学
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摘要

硫氰酸盐是一种重要的化工原料,在工业生产中,往往由于其过量加入而导致废水中残留大量的硫氰根;在黄金冶炼企业,由于氰化物与原料矿石中硫化物间的相互作用,硫氰根在浸金系统中也会大量积累。废水中的大量硫氰根将为企业的生产带来不利影响,因此探索经济高效的硫氰根降解方法十分重要。本文以分析纯硫氰酸钾为原料,探究不同浓度硫氰根的降解方法,希望对工业废水的处理有所指导。 采用二氧化锰降解法处理高浓度硫氰根。探究了pH值、二氧化锰添加量、硫氰根初始浓度对其去除率的影响。在pH=1、二氧化锰用量为68.9 mmol·L-1、硫氰根初始浓度为16.8 mmol·L-1的条件下,反应170 min,硫氰根的去除率达到99.9%。在研究的影响因素中,pH值对硫氰根的去除率影响最大,随着pH值的降低,硫氰根的去除率迅速提高。 探究了二氧化锰降解硫氰根的反应机理,该过程为自抑制过程,反应物首先吸附在二氧化锰表面生成表面络合物,之后发生电子转移生成产物,最后将产物释放入溶液中。反应产物为Mn2+、SO42-、CN-及NH4+。对反应过程动力学进行了分析,并探究了反应条件对动力学参数的影响。拟合参数S和七随pH值和硫氰根初始浓度的增大而减小,随二氧化锰添加量的增大而增大。 以石墨板为阳极,不锈钢板为阴极,采用电化学氧化法处理低浓度硫氰根。探究了离子强度、pH值、电流密度、硫氰根初始浓度、Fe2+及Cl-浓度对硫氰根去除率的影响。在pH=3、硫氰根初始浓度为3.45 mg·L-1、电流密度为40 A·m-2的条件下,反应120 min硫氰根的去除率为81.7%。实验条件下,pH值对硫氰根的去除率没有明显影响;电流密度从20 A·m-2升至120 A·m-2时,去除率从70.2%升至76.2%;硫氰根初始浓度的增加增大了硫氰根降解的反应速率及最终去除率;Fe2+及Cl-的加入均降低了硫氰根的去除率,Fe2+的影响更为明显。 探究了硫氰根在石墨阳极上的电化学降解机理,并认为此过程为直接阳极氧化过程,反应产物为SO42-及CN-。当施加的电流密度大于溶液中硫氰根的极限电流密度时,反应过程符合一级反应方程;当反应施加电流密度小于溶液中硫氰根的极限电流密度时,反应过程符合零级反应方程。

关键词

废水处理/二氧化锰/电化学氧化/硫氰根/降解效率

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授予学位

硕士

学科专业

有色金属冶金

导师

刘奎仁

学位年度

2020

学位授予单位

东北大学

语种

中文

中图分类号

X7
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