시안화물이 포함된 오수(폐액)는 어떻게 처리하나요?
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시안화물이 포함된 오수(폐액)는 어떻게 처리하나요?
시안화물이 포함된 폐수란 CN 기반을 함유한 산업 폐수를 말합니다.비철금속 광물에서 금, 은, 구리를 추출하는 과정이나, 시안화물을 이용한 도금 공정, 화학 산업, 코크스 제조, 열처리 등의 산업 공정에서는 대량의 시안화물이 포함된 폐수가 발생합니다. 특히 광물 처리 공정에서는 그 양이 매우 많으며, 폐수 내의 CN⁻ 농도도 높습니다. 또한 다량의 중금속과 황시안산염과 같은 화합물들도 함유되어 있어, 주변 수질 환경에 심각한 오염을 초래합니다. 국내의 시안화물 함유 폐수 처리 방법은 그다지 많지 않은데, 초기에는 알칼리 염소법(액체 염소법, 차아염소산 나트륨법, 표백분법, 이산화염소법 등), 산성 염소법, 인코법, 산화흡착-중화법, 오존법, 전기분해법, 이온교환법, 활성탄 촉매 산화법, 생물학적 처리법, 가압 가수분해법 등이 있었다.하지만 다른 실제 상황에 따라 우리는 다른 방법을 선택하여 처리해야 합니다. (1) 급격한 오염 사고 시의 응급 대처 방법
가장 간단한 방법은 황산제2철 용액을 사용하여 폐수 속의 **를 저독성의 복합체로 빠르게 전환시키는 것입니다. 이 방법은 화학적 결합법이라고도 불립니다.주요 화학 반응은 다음과 같습니다:
Feso4·7H2O → Fe2+ + SO4^2- + 7H2O
Fe2+ + 6CN^- → Fe(CN)4^3-
2Fe2+ + Fe(CN)4^3- → Fe2[Fe(CN)6]
결국 프루시안 블루 형태의 불용성 화합물로 전환됩니다.이 방법의 특징은 조작이 간단하고 비용이 저렴하지만, 폐수 처리 후에는 **배출 기준을 충족하지 못한다.1970년대에는 국내 기업들 중 일부가 이 방법을 사용했지만, 현재는 더 이상 사용하지 않습니다.환경 안전 예방의 관점에서 볼 때, 이 방법은 **갑작스러운 오염 사고가 발생했을 때 신속하게 대응할 수 있는 방법 중 하나로 활용될 수 있다. 황산제1철 용액을 물에 투입하면 물속에 있는 시안화물로 인한 피해를 신속하게 줄일 수 있으며, 특히 수생 생물들에게 가해지는 피해를 감소시킬 수 있다.**폐수의 CNˉ 농도가 매우 낮을 때, 이 방법의 처리 효과는 좋지 않다.시안화물이 포함된 폐수 처리 방법은 구체적인 상황에 따라 결정되어야 합니다. (II) 중간 및 저농도의 시안화물을 함유한 폐수의 산화 처리 방법 (1) 알칼리성 염소화법 알칼리성 염소화법은 국내외에서 널리 사용되는 방법입니다.알칼리성 시안화물이 포함된 폐수에 고가의 염소 산화제를 첨가하는데, 일반적으로 사용되는 산화제로는 ClO2, Cl2(기체 및 액체 형태 모두), 표백분, 염소산나트륨, 염소산칼슘, 아염소산염 등이 있습니다.알칼리성 용액에서는 일반적으로 OClˉ 또는 고가의 염소 화합물이 생성되며, **먼저 시아네이트로 산화된 후 더욱 산화되어 이산화탄소와 질소가 됩니다.주요 화학 반응은 다음과 같습니다:
OCl⁻ + CN⁻ + H₂O → CNCI + 2OH⁻
CNCI + 2H⁺ → CNO⁻ + Cl⁻ + H₂O
2CNO⁻ + 3OCI⁻ → CO₂↑ + N₂↑ + 3Cl⁻ + CO₃²⁻
산화 반응에서는 pH를 약 1로 유지하면 되며, 처리 과정도 간단합니다. 염소 산화제를 넣은 후에는 그저 저어주기만 하면 됩니다.폐수의 성분이 복잡할 경우 염소 산화제의 소비량이 많아지며, 일반적으로 이론값의 4~9배에 달합니다. 또한, 약제의 순도가 낮거나 황시안산염 함량이 높을 때도 염소 산화제의 소비량은 더욱 증가합니다. 아연시안화물이 포함되어 있을 경우, 이는 철시안화물로 산화되어 용해성 기질이 되므로, 처리된 폐수는 **배출 기준을 충족시키기 어렵습니다.이 방법의 특징은 약제의 공급원이 다양하고 가격이 저렴하며 설비 투자 비용도 적다는 것입니다. 하지만 작업 환경에 심각한 오염을 유발하며, 시안화 칼륨과 같은 2차 오염물질이 발생하여 작업자들에게 큰 위험을 초래합니다. 또한 약제의 소모량이 많아 장기적으로 사용할 경우 설비가 심하게 부식됩니다. (2) 코파 SO2-공기법은 인코법이라고도 불리며, 1982년에 인코사가 개발한 방법입니다. 이 방법은 SO2와 공기의 혼합물을 처리할 폐수에 첨가하여 pH 값을 8~10으로 유지시키고, 2가 구리 이온의 촉매 작용을 이용해 SO2와 공기의 상호작용을 통해 폐수 내의 **를 산화시킵니다.반응 과정을 보면, **의 제거에는 증발, 산화, 침전물 흡착이라는 3가지 주요 경로가 있으며, 침전물은 석회유로 중화될 때 생성되는 것으로 양이 상당히 많고 일정량의 CNˉ를 흡착한다.이 방법은 빈약한 용액에서 대부분의 **를 완전히 제거할 뿐만 아니라, 철시안화물도 없앨 수 있습니다. 하지만 이 방법으로는 유가 성분을 회수할 수 없으며, 소모적인 산화 과정입니다. 또한 이산화황도 대기 오염물질이므로, 반응 과정에서 피할 수 없이 유출되고 누출됩니다. 물 처리 후에는 다량의 시안화물을 함유한 고체 폐기물이 발생하며, 배관 막힘 문제도 생깁니다.이산화황-공기 산화법은 공정이 간단하고 장비도 복잡하지 않으며, 처리 효과는 염소 산화법보다 일반적으로 우수합니다(황의 독성은 고려하지 않음). 또한 사용되는 약제의 공급원도 다양하고, 처리 비용도 낮으며, 투자도 적게 듭니다.1984년, 장춘황금연구원은 이산화황-공기 산화법에 대한 연구를 시작했으며, 1988년에는 산업적 실험을 완료했습니다. 1991년에는 산둥성 자오위안의 시안화물 처리 공장에서 이 기술이 적용되었습니다. 처음에는 침전된 폐수의 농도가 380~400mg/L였지만, 제거율은 9% 이상이었으며, SCN⁻의 제거율은 46%~86% 사이였습니다. 이를 통해 어느 정도의 성과를 거두었습니다.해외에서는 시안화물을 이용한 금 추출 공장들이 시안화물이 포함된 폐수를 처리하는 데 이 방법을 많이 사용하고 있으며, 캐나다, 미국, 호주 등지에서도 활용되고 있습니다.이 방법에는 나트륨 아황산염법, 나트륨 페로아황산염법 등과 같은 다른 적용 공정도 있다. (3) H2O2 산화법: pH가 9.5～11이고 상온에서, 구리(Cu2+) 이온이 촉매로 작용하는 조건 하에 H2O2가 산화되어 CNOˉ가 생성된다. 이 CNOˉ는 추가적으로 가수분해되며, 가수분해 속도는 pH에 따라 달라진다.주요 화학반응은 다음과 같습니다: CNˉ + H2O2 → CNOˉ + H2O, CNOˉ + 2H2O → NH4+ + CO32-. 중금속 이온들은 수산화물 침전물을 형성하며, 철시안화물 착이온과 다른 중금속 이온들도 철시안화물 염을 형성하여 제거됩니다. 금속시안화물 착화합물 형태로 존재하는 구리, 아연 등의 금속들도 산화되면 수산화물 침전물을 형성합니다. 또한 과량의 과산화수소도 빠르게 물과 산소로 분해됩니다.이 방법은 저농도의 시안화물 함유 폐수 처리에 적합합니다.H2O2 산화법의 경우에도 해외에서 촉매를 직접 구입하여 처리하는 방법이 있지만, 촉매의 가격이 비싸고 공급이 부족하여 처리 비용이 높습니다. 또한 HZ촉매는 운송 및 사용 과정에서 일정한 위험이 따릅니다.이 방법은 폐수 내의 SCNˉ를 산화시키기 어려워, 처리된 후에도 폐수에는 일정한 독성이 남아 있습니다.이 기술은 1974년 미국 듀폰사에서 처음으로 시안화물이 포함된 폐수 처리에 사용되었으며, 그 후 1984년에는 독일에서 아프리카의 한 금 시안화 공장에서 운용되었습니다.1997년, 산둥성 산산도의 금광에서 산화법으로 처리된 폐액을 처리하는 데 성공적으로 활용되었습니다. (4) 오존 산화법 오존은 산화 능력이 매우 강하며, 전극 전위는 2.07mV로 플루오린에 이어 두 번째로 높습니다. 따라서 다른 산화제들로는 분해할 수 없는 성분들도 쉽게 분해할 수 있습니다.오존 산화 처리의 화학 반응 기전은 다음과 같습니다: 2CNˉ + 2H+ + H2O + O3 → 2H2CO3 + 2O2 + N2. 오존이 먼저 **와 반응하여 시아네이트를 생성하고, 이 시아네이트가 가수분해되면 질소와 탄산염이 생성됩니다.오존 산화법을 이용해 폐수 내의 **를 처리할 경우, 오존 발생 장비만 있으면 되며, 추가적인 약품 구입이나 운반도 필요하지 않습니다. 이 방법을 통해 **폐수의 종합 배출 기준을 충족시킬 수 있으며, 처리 과정에서 다른 유해 물질이 생성되지 않아 2차 오염도 없습니다. 따라서 추가적인 처리가 필요하지 않습니다.하지만 오존 발생기가 오존을 생산하는 데 드는 비용이 높고 장비의 수리가 어렵기 때문에, 산업적 활용에는 일정한 제약이 있습니다.오존 발생기가 오존 생성의 병목 현상을 극복할 수만 있다면, 산업적 활용 가능성은 매우 크다.오존 산화법은 많은 전력을 소비하기 때문에, 전력이 부족한 지역에서는 적용하기 어렵습니다. (삼) 고농도의 시안화물을 함유한 폐수 처리 방법 (1) 산화 증발–알칼리 흡착법 산화 증발–알칼리 흡착법은 고농도 및 중간 농도의 시안화물을 함유한 폐수를 처리하는 전통적인 방법으로, 국내외의 광석 처리 공장들에서 오랫동안 이 방법이 사용되어 왔습니다.이 방법의 반응 기작은 다음과 같습니다: Me + 2CN⁻ + H₂SO₄ → MeSO₄ + 2HCN↑ (여기서 Me는 Na⁺, K⁺, Ca²⁺ 등입니다). HCN + NaOH → NaCN + H₂O. 이 방법의 공정 및 기술적 파라미터는 다음과 같습니다: pH는 2~3 사이로 조절되며, HCN의 끓는점은 25.6℃입니다. 비휘발성인 강산인 H₂SO₄를 폐수와 혼합한 후 가열하면, 30℃~40℃에서 HCN이 쉽게 증발합니다. 증발된 HCN은 NaOH 용액으로 흡수됩니다. 흡수된 나트륨 시안화물 용액은 다시 재사용할 수 있습니다.**흡수율은 일반적으로 85%～95% 사이입니다.공정 조건을 잘 제어할 경우, 잔여 액체의 시안화물 농도는 최대 3~5mg/L까지 낮출 수 있으며, 일반적으로는 10~20mg/L 정도입니다. 반면, 공정 조건을 제대로 관리하지 못하면 잔여 액체의 시안화물 농도는 30~50mg/L가 됩니다.전기도금 과정에서 발생하는 시안화물 함유 폐수의 영향은 주로 여러 종류의 중금속 이온에 의한 것입니다. 반면, 금광에서 발생하는 시안화물 함유 폐수의 경우 그 영향 요인이 더 복잡합니다. 중금속인 Fe, Cu, Zn, Ag, Au 외에도, 일부 산성 음이온들도 반응에 관여합니다.예를 들어, 많은 시안화물 공장의 시안화물이 포함된 폐수에는 다량의 SCNˉ가 함유되어 있어 침전 반응이 일어나 흰색의 CuSCN이 생성됩니다. 또한 철 성분이 많을 경우에는 철염 침전물도 생성됩니다.이 방법의 특징은 **를 최대한 회수하여 자원을 순환 활용할 수 있으며, **의 효율적인 활용률이 가장 높아 경제적 효과가 크다는 점입니다. 단점으로는 초기 투자 비용이 매우 크어 일부 중소기업들이 감당하기 어렵고, 운영이 복잡하며, 처리된 시안화물 함유 액체가 **배출 기준을 충족하지 못한다는 것입니다.예를 들어, 산동 지역의 일부 대형 금광 처리 공장들은 두 번의 산화 처리와 두 번의 알칼리 용액 흡착 과정을 거쳐도 **배출 기준을 충족시킬 수 없어, 남은 액체를 추가로 처리해야 합니다.따라서 산화 휘발-알칼리 흡착 방법은 시안화물 농도가 높은 오수에 적합하며, 다른 공정들과 병용할 경우 좋은 효과를 나타낸다.산화 증발-알칼리 흡착법은 처리 효과가 우수하고 자원 활용률이 높아 경제적 이익이 크지만, 투자 비용이 많이 들고 운영 비용도 높으며 기술적 유지보수가 복잡하다. (2) 2단계 침전을 통한 불순물 제거 및 순환 공정(2단계 침전법)
2단계 침전법은 장춘황금연구원이 산동성의 한 시안화물 처리 공장의 폐수를 처리할 때 연구하여 개발한 방법입니다.이 방법은 주로 국내의 중소형 금 선광 공장에서 발생하는 고농도의 SCNˉ를 함유한 오수를 처리하기 위해 개발된 효율적인 폐쇄형 전환류 처리 방식으로, 오수의 ‘제로 배출’을 실현합니다.그 기본적인 반응 원리는 다음과 같습니다:
2Cu²⁺ + 2SCN⁻ → Cu₂(SCN)₂↓ (흰색)
Ca²⁺ + SO₄²⁻ → CaSO₄↓ (흰색)
Pb²⁺ + SO₄²⁻ → PbSO₄↓ (흰색)
H⁺ + CN⁻ → HCN
침전물은 고정된 상태로 남고, HCN의 대부분은 용액 속에 남아 있습니다. 소량의 HCN 가스만이 증발하지만, 이 역시 밀폐된 용기 내에서만 일어납니다.용액 내에서 유해 중금속 제거율은 80%～95% 사이입니다.침전된 후의 산화된 빈약한 용액에는 다량의 황산염 이온이 포함되어 있습니다. 이 용액에 석회(슬러리 형태)를 직접 첨가하여 중화시키면, pH 값은 10~12 사이로 유지되며, 대량의 흰색 침전물이 생성됩니다.중화된 후, 대량의 **가 다시 CNˉ로 전환되는 동시에 대량의 SO2-4가 제거됩니다.고체와 액체를 분리한 후, 용액에 시안화나트륨을 추가하면 바로 생산 공정으로 돌려보내어 순환 처리할 수 있다.1990년대 후반의 가격으로 계산하면, 1m³를 처리할 때 고농도(2000mg/L 이상)의 빈액 처리 비용은 9.26위안이며, 유가 자원을 회수하는 데에는 37위안이 듭니다. 따라서 수익은 27.74위안으로, 경제적 효과가 매우 뛰어납니다.이 방법의 단점은 첫 번째 단계에서 반드시 완전히 침전되어야 하며, 정화에 시간이 오래 걸린다는 것입니다. 그렇지 않으면 알칼리를 추가할 때 황화구리가 다시 용해되어 처리 효과에 영향을 미칩니다.공정상의 문제점은 침전되지 않은 CaS가 밸브를 막는 현상을 유발한다는 것입니다.따라서 이 공정에서는 두 번째 침전 단계의 시간을 늘려야 합니다.이 공정은 2차 침전된 CaSO4 문제를 잘 해결한다면 광범위한 응용 전망을 가질 것입니다. (3) 용매 추출법 용매 추출법은 1990년대 후반 칭화대학교가 산둥성의 한 금 제련소에서 고농도의 시안화액을 처리하기 위해 연구 개발한 공정입니다.추출 공정의 원리는 유기 아민을 이용한 추출에 기반을 두고 있습니다. 추출된 저농도 액체에는 여전히 많은 양의 CNˉ이 포함되어 있으므로, 이를 그대로 생산 공정으로 다시 보내서 재사용합니다. 한편, 유기 상에 포함된 물질들은 NaOH 용액을 사용하여 역추출함으로써 다시 유기 아민 추출제로 전환되며, 이 추출제는 다시 재사용됩니다.알칼리 처리된 수용액에는 구리와 아연과 같은 원소가 소량만 포함되어 있어, 금과 은의 용출에는 영향을 미치지 않습니다. 이 액체는 다시 금 추출 공정에 활용되어, 추출제도 **재활용됨으로써 빈약한 성분의 액체가 순환될 수 있습니다.이 공정에서 농축된 고구리·고아연 함유 폐액은 원래의 약한 농도의 액체 부피의 1/6에 불과하며, 산화 처리도 필요하기 때문에 축적되는 양이 상당하여 후속 처리가 복잡해집니다.추출제는 다른 공정에 사용되는 산, 염기, 염 등의 무기 시약에 비해 가격이 비싸고 비용이 높습니다. (4) 자연 정화법 시안화물이 포함된 폐수를 용기나 산업용 저수지, 광산의 폐광저수지에 담아두고 자연환경의 온도와 압력과 같은 조건 하에서 시간이 지남에 따라 시안화물의 농도가 점차 낮아지는 방법을 자연 정화법이라고 합니다.이는 **의 증발, 자가 분해, 산화, 광화학적 분해, 생물학적 분해, 침전 흡착 등과 같은 작용들을 포함하며, 물리화학, 광화학, 생화학 등 다양한 요인들이 복합적으로 작용한 결과입니다.따라서 자연 정화법은 기계 장비를 사용할 필요도, 어떠한 화학 약제를 첨가할 필요도 없이 **를 제거하는 목적을 달성할 수 있다.자연 정화법은 투자 비용이 적고 생산 비용도 낮다는 장점이 있어, 국내외의 광산 기업들이 이 방법을 사용하고 있습니다. 주로 저농도의 시안화물이 포함된 폐수를 추가로 처리하는 데 활용됩니다.자연 정화법에는 충분한 정화 시간과 충분한 산소 교환 면적, 그리고 원활한 기체 확산 조건과 우수한 지하 방수층이 필요하며, 가금류나 동물들의 물 마시는 곳으로부터 멀리 떨어진 환경에서만 적용될 수 있어 그 사용 조건이 매우 까다롭습니다.이 방법은 금 생산 산업에서 전처리 및 후처리에 자주 사용되지만, 적용 조건을 갖추지 못해 수질 오염 사고와 중독 사건이 자주 발생합니다. (5) 생물 처리법 생물 처리 방법은 주로 미생물 처리와 식물 처리의 두 가지 방식이 있다.문헌에 보고된 생명공학 기술은 주로 미생물 처리 기술이다.흔히 사용되는 미생물 처리 방법에는 활성슬러지법과 생물막법이 있습니다.현재, 생물막은 주로 막 형태로 혹은 충전재 형태로 설계된 생물학적 여과기를 통해 사용되거나, 탑형 생물학적 여과기를 이용하여 시안화물이 포함된 폐수를 처리합니다.수생 식물을 이용해 저농도의 광석 폐수를 처리하는 방법도 활용되고 있습니다. 예를 들어, 광동의 한 금광에서는 수생 식물을 이용해 광석 폐수에 포함된 미량의 **를 분해했습니다. 흑룡강 유역의 한 금광에서도 식물을 이용해 배출되는 폐수 내의 저농도 **를 분해했습니다.최근 들어, 시안화물이 포함된 폐수의 생물학적 처리 방법이 국내외에서 주요 연구 분야로 점차 자리 잡고 있습니다.****성 물질에 속하지만, 일부 미생물은 **로부터 탄소와 질소 영양분을 얻을 수 있으며, 어떤 미생물들은 **를 탄소원 및 질소원으로 사용하여 대사 과정에서 **를 이산화탄소, 암모니아 또는 포름산, 포름알데히드 등으로 전환시킴으로써 **를 함유한 폐수가 생물학적으로 분해될 수 있도록 합니다.생물학적 방법은 금속 시안화합물 제거가 불완전하다는 단점을 극복할 수 있지만, 처리 농도가 낮고 부하를 견디는 능력이 약하다는 문제가 있다.생물 처리법도 상당히 유망한 방법 중 하나로, 그 기술의 핵심은 중간 농도의 오수를 직접 처리할 수 있는 우수한 균주나 새로운 공정 방법을 개발하는 것입니다. (6) 막법 막법은 주로 액체막법, 기체막법, 그리고 막분리기술이다.액막 분리법을 이용한 ** 회수의 원리는 주로 오일 인 크리스프형 체계에 기반을 둡니다.용매가 막의 기질을 구성하며, 계면활성제의 친수성 기와 소수성 기가 방향성 있게 배열되어 막 형태를 안정시키고, 유제는 제3상에 분산되어 액체 막을 형성한다.시안화물이 포함된 폐수를 산성화하면, HCN은 유상(등유 또는 계면활성제) 액막을 통과하여 내부의 수상인 NaOH와 반응하여 NaCN을 생성한다.유상 분리를 이용해 HCN을 회수하고, 탈유 후 다시 NaCN을 얻는다.액막법은 1994년 중국과학원 다롄화학물질연구소에서 산둥성 창상 금광에서 시안화물이 포함된 폐수를 처리하는 데 사용되었으며, 이후 여러 연구자들이 액막법을 이용해 **를 회수했습니다.기체막법은 비교적 드물며, 이 방법은 시안화물이 포함된 전기도금 폐수의 회수 및 순환 공정에 관한 실험 단계에 있습니다.현재, 미세여과, 초여과, 나노여과, 역삼투 등의 기술들은 모두 막분리 기술을 기반으로 합니다.막 분리 원리는 중공 섬유 막을 이용한 **회수를 예로 들 수 있습니다. 분리 과정에서 막의 한쪽으로는 산화된 시안화물이 포함된 폐수가 흐르고, 다른 쪽으로는 회수된 **알칼리 용액이 흐릅니다. 막의 양쪽에는 HCN이 확산되는 데 필요한 화학적 농도 차이가 존재하며, 폐수 내의 HCN은 이러한 화학적 농도 차이에 의해 막의 미세한 구멍을 통해 알칼리 용액 쪽으로 확산됩니다. 그 결과 NaOH와 HCN이 반응하여 NaCN이 생성됩니다.막분리 기술은 산업용 수처리, 도시 생활하수의 고도 처리 및 산업 생산 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 시안화물이 포함된 폐수 처리 분야에서는 막분리 기술을 다른 기술들과 결합하여 사용하는 것이 시장적 잠재력이 있습니다. 단점으로는 투자 비용이 크고, 전력 소비가 많으며, 비용이 높다는 점, 그리고 장비가 충분히 발달하지 않았으며 막 오염 문제를 해결하기 어렵다는 점이 있습니다. (7) 습식 공기 산화법과 초임계 수 산화법 습식 공기 산화법과 초임계 수 산화법의 원리는 모두 산소를 산화제로 사용하여, 고온·고압 조건에서 높은 농도의 시안화물 오염물을 처리하는 것입니다.해외에는 이미 오수 처리장이 있으며, 미국만 해도 5개의 업체가 습식 공기 산화법을 사용하여 아크릴로니트릴 오수를 처리하고 있다.국내의 연구는 시작이 늦었으며, 일부 연구자들은 습식 공기 산화법에 대해 연구를 진행했습니다. 이때 온도, 압력 등 5가지 주요 요인을 선정하여 정교 실험을 실시했는데, 그 결과 온도가 가장 중요한 영향 요인이었으며, 그 다음으로는 반응 시간, pH 값 등이 있었습니다.초임계 수 산화는 시안화물이 포함된 오수를 처리하는 새로운 기술입니다.이 기술은 처음에 Modeull에 의해 제안되었으며, 일반적인 방법으로는 완전히 제거할 수 없거나 철저하게 산화시키기 어려운 오염물질들을 처리하는 데 있어 뛰어난 장점을 가지고 있습니다.이 방법은 유독 물질 제거 효율이 높으며(9.9% 이상), 반응기의 구조가 간단하고 크기도 작아 다양한 용도에 적합합니다. 생성물은 추가적인 처리가 필요 없을 정도로 깨끗하며, 외부에서 열을 공급받지 않아도 자가 가열이 가능합니다.하지만 고온, 고압 조건에서는 장비의 소재에 대한 요구가 매우 엄격합니다.중국에서는 기초연구가 주로 1990년대 후반에 활성화되었으며, 티안이시에 관한 많은 연구 보고가 있습니다.초임계수소산화 기술에는 촉매 문제, 고온·고압 환경에서의 내식성 문제, 무기염 침전 문제와 같은 한계점들이 있습니다. 그래서 이러한 방법들은 장비에 대한 요구사항이 매우 까다롭고, 초기 투자 비용도 크며, 전력 소비도 많습니다. 하지만 장점이라면 산화가 완전하게 이루어져 2차 오염이 없으며, **배출 기준을 충족할 수 있다는 점입니다. 따라서 환경에 유해하지 않아, 처리 기술에서 추구하는 이상적인 목표가 됩니다.현재 이 방법은 아직 보급되지 않고 있는데, 이는 기술적 문제가 해결되지 않았기 때문입니다. 핵심 기술적 문제들이 해결된다면, 엄청난 응용 가능성이 있을 것입니다. (8) 이온 교환법 이온 교환법은 이온 교환제와 용액 속의 이온이 서로 교환되는 것을 이용하여 물질을 분리하는 방법입니다.시안화 폐수에 포함된 다양한 금속 시안화 복합체는 음이온 교환 수지와 매우 강한 친화력을 가지고 있기 때문에, 폐수 내의 유가금속을 회수할 때는 일반적으로 음이온 교환 수지를 사용합니다.이 방법의 장점은 정화된 물의 수질이 우수하고 안정적이어서 재사용할 수 있다는 것입니다.이온교환수지는 입자 크기가 작고 기계적 강도가 제한적이므로, 대용량이면서도 강도가 높은 이상적인 수지와 이를 효율적으로 활용할 수 있는 특화된 장비에 대한 연구와 개발이 필요하다.이온 교환 공정은 복잡하고, 운영이 어려우며, 처리 비용이 높고, 경제적 효과는 적습니다.서로 다른 이온 교환 수지가 서로 다른 이온에 대해 가지는 선택성이 다르기 때문에, 비교적 복잡한 다이온 체계를 완전히 처리하는 것은 어렵습니다.기존의 이온교환수지법으로 시안화물이 포함된 폐액을 흡착한 후에도 잔류 **질량 농도가 너무 높아, 배출 기준을 충족시키기 위해서는 다른 방법을 이용한 2차 처리가 필요하다.이온 교환 수지의 재생이 자주 이루어지며, 공정 조작이 복잡하고 유지보수가 어려우며 작업량도 많습니다. (9) 고압 가수분해법과 전기화학적 방법 고압 가수분해법은 고온·고압 상태에서 CN⁻가 물과 반응하여 유독성이 없는 암모니아와 탄산염을 생성하는 방법으로, 전이금속 염들이 이 반응을 촉진하는 역할을 합니다.이 방법은 안전하고 효과적이며, 처리 가능한 농도 범위가 넓고 효과가 우수하고 2차 오염이 없습니다. 또한 조작이 간단하고 작동이 안정적입니다. 하지만 이 방법에는 고온·고압의 특수 장비가 필요하며, 운영 비용도 높아서 실제 활용이 제한됩니다.캐나다는 1950년대 초에 가열·가압 하수소화 산업화 설비를 구축했으며, 현재는 반응기의 구조와 운영을 최적화하기 위한 작업을 진행하고 있습니다.실제 운전 시에는 일반적으로 반응 온도를 170℃～180℃ 범위로 유지하고, 압력은 0～9MPa 정도로 조절하며, 반응의 pH 값은 10.5 정도로 유지합니다.국내에서는 시안화물이 포함된 폐수에 대한 가압 가수분해법에 관한 연구가 많지 않으며, 보고된 사례도 거의 없다.일부 연구자들은 상압 재흐름 조건 하에서의 **가수분해* 역학을 연구한 바 있습니다；시안화물이 포함된 폐수의 시안화물 제거율과 압력, 온도, 용액의 pH 값과 같은 영향 요인들에 관한 조건 실험도 진행된 바 있습니다.흔한 전기화학적 방법으로는 전기투석법과 전해법이 있습니다.전기분해법은 비교적 성숙한 수처리 기술입니다. 초기에는 전력 및 비용 등의 이유로 발전이 다소 느렸으며, 주로 시안화물과 크롬이 함유된 도금 폐수를 처리하는 데 사용되었습니다.최근 들어 전력 산업의 발전에 따라 전기분해법은 수처리 기술 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.일부 사람들은 전기분해법을 이용한 수처리 기술의 장점을 다음과 같이 요약합니다. 즉, 전기분해 과정에서 폐수 내의 유해 물질들이 이산화탄소와 단순한 무기 화합물로 분해되므로 2차 오염이 거의 발생하지 않습니다. 또한, 전기화학적 과정은 일반적으로 상온·상압에서 진행되기 때문에 에너지 효율이 높습니다. 이 방법은 단독으로 사용될 수도 있고, 다른 처리 방법과 함께 사용될 수도 있으며, 전처리 방법으로도 활용될 수 있습니다. 게다가 전기분해 장비와 그 운영 방법도 비교적 간단합니다.전기분해법의 단점은 전력 소비가 많고 처리 시간이 길며, 특수한 전기분해 장비가 필요하고 운영 비용이 높다는 것입니다. 또한 저농도의 시안화물 함유 폐수 처리에는 적합하지 않아, 주로 고농도의 시안화물 함유 폐수 처리에 사용됩니다.이 방법은 금광의 시안화물 함유 폐수를 처리할 때 종종 **재사용이 불가능해져 제한을 받는다. 현재 중국은 시안화물이 포함된 폐수 처리 기술 및 공정 방법 분야에서 세계적으로 선진적인 수준에 도달해 있습니다. 특히 시안화물이 포함된 폐수를 산화시켜 처리하는 기술과 전량 재활용하는 기술은 산업 생산 분야에서 이미 상당히 발전되어 있습니다. 하지만 여러 가지 공정들은 아직 완벽하지 않아, 더욱 개선될 필요가 있습니다.시안화물을 함유한 폐수는 다양한 산업 분야에서 발생하며, 폐수의 농도, 성질, 성분은 각기 다르기 때문에 처리 방법과 공정 선택에 있어 차이가 있습니다.기술 방법의 발전과 공정 적용의 동향을 분석해 보면 다음과 같은 특징들이 있습니다: (1) 중간 정도의 농도를 가진 시안화물 함유 폐수나 단순한 폐수의 경우, 산화 회수법, 추출법, 2단계 침전법과 같은 회수 공정이 우선적으로 사용됩니다. 그리고 남은 액체는 추가적인 산화 처리를 거쳐 배출 기준에 부합하도록 처리됩니다.이러한 복합 공정을 적용할 때는 공정 중에 발생하는 고체 폐기물을 처리하거나 부산물로 판매하는 데 중점을 두어야 합니다. (2) 중간 또는 저품질의 고농도 시안화물 함유 폐수의 경우, 처리 방법의 선택 폭이 매우 넓습니다. 한 번에 처리할 수 있는 방법으로는 습식 산화법, 초임계수 산화법 등이 있습니다. 일반적으로 사용되는 조합 처리법은 산화 파괴법과 활성탄 흡착법입니다. 폐수가 상당히 깨끗하고 부유물 및 염분 함량이 적은 경우에는 가압 가수분해법, 이온 교환법, 막 분리 기술 등을 고려할 수 있습니다. 처리된 물은 가능한 한 생산 공정에 다시 활용하여 폐수 배출량을 줄일 수 있습니다. (3) 시안화물 함량이 10nl/ℓ 이하인 폐수의 경우, 생물학적 처리법과 자연 정화법을 병용한 처리 방식을 사용할 수 있다.이 방법으로 처리된 폐수는 반드시 총배출구에서 엄격하게 모니터링되어, **오수 배출 기준을 충족한 후에야 공장 외부의 수계로 배출됩니다.위에서 살펴본 바와 같이, 시안화물이 포함된 폐수 처리는 청정 생산과 지속 가능한 발전이라는 원칙에 따라 진행되어야 하며, 가능한 한 **와 귀금속을 회수하고 물을 재활용해야 합니다. 또한 유해 오염물질의 배출을 줄이거나 아예 배출하지 않도록 해야 합니다.따라서 기존의 처리 공정을 개선하고 보완하는 것이 시급하며, 새로운 공정과 방법에 대한 연구를 강화하여 시안화물이 포함된 폐수를 완전히 순환시켜 오수의 ‘제로 배출’을 실현해야 합니다.
가장 간단한 방법은 황산제2철 용액을 사용하여 폐수 속의 **를 저독성의 복합체로 빠르게 전환시키는 것입니다. 이 방법은 화학적 결합법이라고도 불립니다.주요 화학 반응은 다음과 같습니다:
Feso4·7H2O → Fe2+ + SO4^2- + 7H2O
Fe2+ + 6CN^- → Fe(CN)4^3-
2Fe2+ + Fe(CN)4^3- → Fe2[Fe(CN)6]
결국 프루시안 블루 형태의 불용성 화합물로 전환됩니다.이 방법의 특징은 조작이 간단하고 비용이 저렴하지만, 폐수 처리 후에는 **배출 기준을 충족하지 못한다.1970년대에는 국내 기업들 중 일부가 이 방법을 사용했지만, 현재는 더 이상 사용하지 않습니다.환경 안전 예방의 관점에서 볼 때, 이 방법은 **갑작스러운 오염 사고가 발생했을 때 신속하게 대응할 수 있는 방법 중 하나로 활용될 수 있다. 황산제1철 용액을 물에 투입하면 물속에 있는 시안화물로 인한 피해를 신속하게 줄일 수 있으며, 특히 수생 생물들에게 가해지는 피해를 감소시킬 수 있다.**폐수의 CNˉ 농도가 매우 낮을 때, 이 방법의 처리 효과는 좋지 않다.시안화물이 포함된 폐수 처리 방법은 구체적인 상황에 따라 결정되어야 합니다. (II) 중간 및 저농도의 시안화물을 함유한 폐수의 산화 처리 방법 (1) 알칼리성 염소화법 알칼리성 염소화법은 국내외에서 널리 사용되는 방법입니다.알칼리성 시안화물이 포함된 폐수에 고가의 염소 산화제를 첨가하는데, 일반적으로 사용되는 산화제로는 ClO2, Cl2(기체 및 액체 형태 모두), 표백분, 염소산나트륨, 염소산칼슘, 아염소산염 등이 있습니다.알칼리성 용액에서는 일반적으로 OClˉ 또는 고가의 염소 화합물이 생성되며, **먼저 시아네이트로 산화된 후 더욱 산화되어 이산화탄소와 질소가 됩니다.주요 화학 반응은 다음과 같습니다:
OCl⁻ + CN⁻ + H₂O → CNCI + 2OH⁻
CNCI + 2H⁺ → CNO⁻ + Cl⁻ + H₂O
2CNO⁻ + 3OCI⁻ → CO₂↑ + N₂↑ + 3Cl⁻ + CO₃²⁻
산화 반응에서는 pH를 약 1로 유지하면 되며, 처리 과정도 간단합니다. 염소 산화제를 넣은 후에는 그저 저어주기만 하면 됩니다.폐수의 성분이 복잡할 경우 염소 산화제의 소비량이 많아지며, 일반적으로 이론값의 4~9배에 달합니다. 또한, 약제의 순도가 낮거나 황시안산염 함량이 높을 때도 염소 산화제의 소비량은 더욱 증가합니다. 아연시안화물이 포함되어 있을 경우, 이는 철시안화물로 산화되어 용해성 기질이 되므로, 처리된 폐수는 **배출 기준을 충족시키기 어렵습니다.이 방법의 특징은 약제의 공급원이 다양하고 가격이 저렴하며 설비 투자 비용도 적다는 것입니다. 하지만 작업 환경에 심각한 오염을 유발하며, 시안화 칼륨과 같은 2차 오염물질이 발생하여 작업자들에게 큰 위험을 초래합니다. 또한 약제의 소모량이 많아 장기적으로 사용할 경우 설비가 심하게 부식됩니다. (2) 코파 SO2-공기법은 인코법이라고도 불리며, 1982년에 인코사가 개발한 방법입니다. 이 방법은 SO2와 공기의 혼합물을 처리할 폐수에 첨가하여 pH 값을 8~10으로 유지시키고, 2가 구리 이온의 촉매 작용을 이용해 SO2와 공기의 상호작용을 통해 폐수 내의 **를 산화시킵니다.반응 과정을 보면, **의 제거에는 증발, 산화, 침전물 흡착이라는 3가지 주요 경로가 있으며, 침전물은 석회유로 중화될 때 생성되는 것으로 양이 상당히 많고 일정량의 CNˉ를 흡착한다.이 방법은 빈약한 용액에서 대부분의 **를 완전히 제거할 뿐만 아니라, 철시안화물도 없앨 수 있습니다. 하지만 이 방법으로는 유가 성분을 회수할 수 없으며, 소모적인 산화 과정입니다. 또한 이산화황도 대기 오염물질이므로, 반응 과정에서 피할 수 없이 유출되고 누출됩니다. 물 처리 후에는 다량의 시안화물을 함유한 고체 폐기물이 발생하며, 배관 막힘 문제도 생깁니다.이산화황-공기 산화법은 공정이 간단하고 장비도 복잡하지 않으며, 처리 효과는 염소 산화법보다 일반적으로 우수합니다(황의 독성은 고려하지 않음). 또한 사용되는 약제의 공급원도 다양하고, 처리 비용도 낮으며, 투자도 적게 듭니다.1984년, 장춘황금연구원은 이산화황-공기 산화법에 대한 연구를 시작했으며, 1988년에는 산업적 실험을 완료했습니다. 1991년에는 산둥성 자오위안의 시안화물 처리 공장에서 이 기술이 적용되었습니다. 처음에는 침전된 폐수의 농도가 380~400mg/L였지만, 제거율은 9% 이상이었으며, SCN⁻의 제거율은 46%~86% 사이였습니다. 이를 통해 어느 정도의 성과를 거두었습니다.해외에서는 시안화물을 이용한 금 추출 공장들이 시안화물이 포함된 폐수를 처리하는 데 이 방법을 많이 사용하고 있으며, 캐나다, 미국, 호주 등지에서도 활용되고 있습니다.이 방법에는 나트륨 아황산염법, 나트륨 페로아황산염법 등과 같은 다른 적용 공정도 있다. (3) H2O2 산화법: pH가 9.5～11이고 상온에서, 구리(Cu2+) 이온이 촉매로 작용하는 조건 하에 H2O2가 산화되어 CNOˉ가 생성된다. 이 CNOˉ는 추가적으로 가수분해되며, 가수분해 속도는 pH에 따라 달라진다.주요 화학반응은 다음과 같습니다: CNˉ + H2O2 → CNOˉ + H2O, CNOˉ + 2H2O → NH4+ + CO32-. 중금속 이온들은 수산화물 침전물을 형성하며, 철시안화물 착이온과 다른 중금속 이온들도 철시안화물 염을 형성하여 제거됩니다. 금속시안화물 착화합물 형태로 존재하는 구리, 아연 등의 금속들도 산화되면 수산화물 침전물을 형성합니다. 또한 과량의 과산화수소도 빠르게 물과 산소로 분해됩니다.이 방법은 저농도의 시안화물 함유 폐수 처리에 적합합니다.H2O2 산화법의 경우에도 해외에서 촉매를 직접 구입하여 처리하는 방법이 있지만, 촉매의 가격이 비싸고 공급이 부족하여 처리 비용이 높습니다. 또한 HZ촉매는 운송 및 사용 과정에서 일정한 위험이 따릅니다.이 방법은 폐수 내의 SCNˉ를 산화시키기 어려워, 처리된 후에도 폐수에는 일정한 독성이 남아 있습니다.이 기술은 1974년 미국 듀폰사에서 처음으로 시안화물이 포함된 폐수 처리에 사용되었으며, 그 후 1984년에는 독일에서 아프리카의 한 금 시안화 공장에서 운용되었습니다.1997년, 산둥성 산산도의 금광에서 산화법으로 처리된 폐액을 처리하는 데 성공적으로 활용되었습니다. (4) 오존 산화법 오존은 산화 능력이 매우 강하며, 전극 전위는 2.07mV로 플루오린에 이어 두 번째로 높습니다. 따라서 다른 산화제들로는 분해할 수 없는 성분들도 쉽게 분해할 수 있습니다.오존 산화 처리의 화학 반응 기전은 다음과 같습니다: 2CNˉ + 2H+ + H2O + O3 → 2H2CO3 + 2O2 + N2. 오존이 먼저 **와 반응하여 시아네이트를 생성하고, 이 시아네이트가 가수분해되면 질소와 탄산염이 생성됩니다.오존 산화법을 이용해 폐수 내의 **를 처리할 경우, 오존 발생 장비만 있으면 되며, 추가적인 약품 구입이나 운반도 필요하지 않습니다. 이 방법을 통해 **폐수의 종합 배출 기준을 충족시킬 수 있으며, 처리 과정에서 다른 유해 물질이 생성되지 않아 2차 오염도 없습니다. 따라서 추가적인 처리가 필요하지 않습니다.하지만 오존 발생기가 오존을 생산하는 데 드는 비용이 높고 장비의 수리가 어렵기 때문에, 산업적 활용에는 일정한 제약이 있습니다.오존 발생기가 오존 생성의 병목 현상을 극복할 수만 있다면, 산업적 활용 가능성은 매우 크다.오존 산화법은 많은 전력을 소비하기 때문에, 전력이 부족한 지역에서는 적용하기 어렵습니다. (삼) 고농도의 시안화물을 함유한 폐수 처리 방법 (1) 산화 증발–알칼리 흡착법 산화 증발–알칼리 흡착법은 고농도 및 중간 농도의 시안화물을 함유한 폐수를 처리하는 전통적인 방법으로, 국내외의 광석 처리 공장들에서 오랫동안 이 방법이 사용되어 왔습니다.이 방법의 반응 기작은 다음과 같습니다: Me + 2CN⁻ + H₂SO₄ → MeSO₄ + 2HCN↑ (여기서 Me는 Na⁺, K⁺, Ca²⁺ 등입니다). HCN + NaOH → NaCN + H₂O. 이 방법의 공정 및 기술적 파라미터는 다음과 같습니다: pH는 2~3 사이로 조절되며, HCN의 끓는점은 25.6℃입니다. 비휘발성인 강산인 H₂SO₄를 폐수와 혼합한 후 가열하면, 30℃~40℃에서 HCN이 쉽게 증발합니다. 증발된 HCN은 NaOH 용액으로 흡수됩니다. 흡수된 나트륨 시안화물 용액은 다시 재사용할 수 있습니다.**흡수율은 일반적으로 85%～95% 사이입니다.공정 조건을 잘 제어할 경우, 잔여 액체의 시안화물 농도는 최대 3~5mg/L까지 낮출 수 있으며, 일반적으로는 10~20mg/L 정도입니다. 반면, 공정 조건을 제대로 관리하지 못하면 잔여 액체의 시안화물 농도는 30~50mg/L가 됩니다.전기도금 과정에서 발생하는 시안화물 함유 폐수의 영향은 주로 여러 종류의 중금속 이온에 의한 것입니다. 반면, 금광에서 발생하는 시안화물 함유 폐수의 경우 그 영향 요인이 더 복잡합니다. 중금속인 Fe, Cu, Zn, Ag, Au 외에도, 일부 산성 음이온들도 반응에 관여합니다.예를 들어, 많은 시안화물 공장의 시안화물이 포함된 폐수에는 다량의 SCNˉ가 함유되어 있어 침전 반응이 일어나 흰색의 CuSCN이 생성됩니다. 또한 철 성분이 많을 경우에는 철염 침전물도 생성됩니다.이 방법의 특징은 **를 최대한 회수하여 자원을 순환 활용할 수 있으며, **의 효율적인 활용률이 가장 높아 경제적 효과가 크다는 점입니다. 단점으로는 초기 투자 비용이 매우 크어 일부 중소기업들이 감당하기 어렵고, 운영이 복잡하며, 처리된 시안화물 함유 액체가 **배출 기준을 충족하지 못한다는 것입니다.예를 들어, 산동 지역의 일부 대형 금광 처리 공장들은 두 번의 산화 처리와 두 번의 알칼리 용액 흡착 과정을 거쳐도 **배출 기준을 충족시킬 수 없어, 남은 액체를 추가로 처리해야 합니다.따라서 산화 휘발-알칼리 흡착 방법은 시안화물 농도가 높은 오수에 적합하며, 다른 공정들과 병용할 경우 좋은 효과를 나타낸다.산화 증발-알칼리 흡착법은 처리 효과가 우수하고 자원 활용률이 높아 경제적 이익이 크지만, 투자 비용이 많이 들고 운영 비용도 높으며 기술적 유지보수가 복잡하다. (2) 2단계 침전을 통한 불순물 제거 및 순환 공정(2단계 침전법)
2단계 침전법은 장춘황금연구원이 산동성의 한 시안화물 처리 공장의 폐수를 처리할 때 연구하여 개발한 방법입니다.이 방법은 주로 국내의 중소형 금 선광 공장에서 발생하는 고농도의 SCNˉ를 함유한 오수를 처리하기 위해 개발된 효율적인 폐쇄형 전환류 처리 방식으로, 오수의 ‘제로 배출’을 실현합니다.그 기본적인 반응 원리는 다음과 같습니다:
2Cu²⁺ + 2SCN⁻ → Cu₂(SCN)₂↓ (흰색)
Ca²⁺ + SO₄²⁻ → CaSO₄↓ (흰색)
Pb²⁺ + SO₄²⁻ → PbSO₄↓ (흰색)
H⁺ + CN⁻ → HCN
침전물은 고정된 상태로 남고, HCN의 대부분은 용액 속에 남아 있습니다. 소량의 HCN 가스만이 증발하지만, 이 역시 밀폐된 용기 내에서만 일어납니다.용액 내에서 유해 중금속 제거율은 80%～95% 사이입니다.침전된 후의 산화된 빈약한 용액에는 다량의 황산염 이온이 포함되어 있습니다. 이 용액에 석회(슬러리 형태)를 직접 첨가하여 중화시키면, pH 값은 10~12 사이로 유지되며, 대량의 흰색 침전물이 생성됩니다.중화된 후, 대량의 **가 다시 CNˉ로 전환되는 동시에 대량의 SO2-4가 제거됩니다.고체와 액체를 분리한 후, 용액에 시안화나트륨을 추가하면 바로 생산 공정으로 돌려보내어 순환 처리할 수 있다.1990년대 후반의 가격으로 계산하면, 1m³를 처리할 때 고농도(2000mg/L 이상)의 빈액 처리 비용은 9.26위안이며, 유가 자원을 회수하는 데에는 37위안이 듭니다. 따라서 수익은 27.74위안으로, 경제적 효과가 매우 뛰어납니다.이 방법의 단점은 첫 번째 단계에서 반드시 완전히 침전되어야 하며, 정화에 시간이 오래 걸린다는 것입니다. 그렇지 않으면 알칼리를 추가할 때 황화구리가 다시 용해되어 처리 효과에 영향을 미칩니다.공정상의 문제점은 침전되지 않은 CaS가 밸브를 막는 현상을 유발한다는 것입니다.따라서 이 공정에서는 두 번째 침전 단계의 시간을 늘려야 합니다.이 공정은 2차 침전된 CaSO4 문제를 잘 해결한다면 광범위한 응용 전망을 가질 것입니다. (3) 용매 추출법 용매 추출법은 1990년대 후반 칭화대학교가 산둥성의 한 금 제련소에서 고농도의 시안화액을 처리하기 위해 연구 개발한 공정입니다.추출 공정의 원리는 유기 아민을 이용한 추출에 기반을 두고 있습니다. 추출된 저농도 액체에는 여전히 많은 양의 CNˉ이 포함되어 있으므로, 이를 그대로 생산 공정으로 다시 보내서 재사용합니다. 한편, 유기 상에 포함된 물질들은 NaOH 용액을 사용하여 역추출함으로써 다시 유기 아민 추출제로 전환되며, 이 추출제는 다시 재사용됩니다.알칼리 처리된 수용액에는 구리와 아연과 같은 원소가 소량만 포함되어 있어, 금과 은의 용출에는 영향을 미치지 않습니다. 이 액체는 다시 금 추출 공정에 활용되어, 추출제도 **재활용됨으로써 빈약한 성분의 액체가 순환될 수 있습니다.이 공정에서 농축된 고구리·고아연 함유 폐액은 원래의 약한 농도의 액체 부피의 1/6에 불과하며, 산화 처리도 필요하기 때문에 축적되는 양이 상당하여 후속 처리가 복잡해집니다.추출제는 다른 공정에 사용되는 산, 염기, 염 등의 무기 시약에 비해 가격이 비싸고 비용이 높습니다. (4) 자연 정화법 시안화물이 포함된 폐수를 용기나 산업용 저수지, 광산의 폐광저수지에 담아두고 자연환경의 온도와 압력과 같은 조건 하에서 시간이 지남에 따라 시안화물의 농도가 점차 낮아지는 방법을 자연 정화법이라고 합니다.이는 **의 증발, 자가 분해, 산화, 광화학적 분해, 생물학적 분해, 침전 흡착 등과 같은 작용들을 포함하며, 물리화학, 광화학, 생화학 등 다양한 요인들이 복합적으로 작용한 결과입니다.따라서 자연 정화법은 기계 장비를 사용할 필요도, 어떠한 화학 약제를 첨가할 필요도 없이 **를 제거하는 목적을 달성할 수 있다.자연 정화법은 투자 비용이 적고 생산 비용도 낮다는 장점이 있어, 국내외의 광산 기업들이 이 방법을 사용하고 있습니다. 주로 저농도의 시안화물이 포함된 폐수를 추가로 처리하는 데 활용됩니다.자연 정화법에는 충분한 정화 시간과 충분한 산소 교환 면적, 그리고 원활한 기체 확산 조건과 우수한 지하 방수층이 필요하며, 가금류나 동물들의 물 마시는 곳으로부터 멀리 떨어진 환경에서만 적용될 수 있어 그 사용 조건이 매우 까다롭습니다.이 방법은 금 생산 산업에서 전처리 및 후처리에 자주 사용되지만, 적용 조건을 갖추지 못해 수질 오염 사고와 중독 사건이 자주 발생합니다. (5) 생물 처리법 생물 처리 방법은 주로 미생물 처리와 식물 처리의 두 가지 방식이 있다.문헌에 보고된 생명공학 기술은 주로 미생물 처리 기술이다.흔히 사용되는 미생물 처리 방법에는 활성슬러지법과 생물막법이 있습니다.현재, 생물막은 주로 막 형태로 혹은 충전재 형태로 설계된 생물학적 여과기를 통해 사용되거나, 탑형 생물학적 여과기를 이용하여 시안화물이 포함된 폐수를 처리합니다.수생 식물을 이용해 저농도의 광석 폐수를 처리하는 방법도 활용되고 있습니다. 예를 들어, 광동의 한 금광에서는 수생 식물을 이용해 광석 폐수에 포함된 미량의 **를 분해했습니다. 흑룡강 유역의 한 금광에서도 식물을 이용해 배출되는 폐수 내의 저농도 **를 분해했습니다.최근 들어, 시안화물이 포함된 폐수의 생물학적 처리 방법이 국내외에서 주요 연구 분야로 점차 자리 잡고 있습니다.****성 물질에 속하지만, 일부 미생물은 **로부터 탄소와 질소 영양분을 얻을 수 있으며, 어떤 미생물들은 **를 탄소원 및 질소원으로 사용하여 대사 과정에서 **를 이산화탄소, 암모니아 또는 포름산, 포름알데히드 등으로 전환시킴으로써 **를 함유한 폐수가 생물학적으로 분해될 수 있도록 합니다.생물학적 방법은 금속 시안화합물 제거가 불완전하다는 단점을 극복할 수 있지만, 처리 농도가 낮고 부하를 견디는 능력이 약하다는 문제가 있다.생물 처리법도 상당히 유망한 방법 중 하나로, 그 기술의 핵심은 중간 농도의 오수를 직접 처리할 수 있는 우수한 균주나 새로운 공정 방법을 개발하는 것입니다. (6) 막법 막법은 주로 액체막법, 기체막법, 그리고 막분리기술이다.액막 분리법을 이용한 ** 회수의 원리는 주로 오일 인 크리스프형 체계에 기반을 둡니다.용매가 막의 기질을 구성하며, 계면활성제의 친수성 기와 소수성 기가 방향성 있게 배열되어 막 형태를 안정시키고, 유제는 제3상에 분산되어 액체 막을 형성한다.시안화물이 포함된 폐수를 산성화하면, HCN은 유상(등유 또는 계면활성제) 액막을 통과하여 내부의 수상인 NaOH와 반응하여 NaCN을 생성한다.유상 분리를 이용해 HCN을 회수하고, 탈유 후 다시 NaCN을 얻는다.액막법은 1994년 중국과학원 다롄화학물질연구소에서 산둥성 창상 금광에서 시안화물이 포함된 폐수를 처리하는 데 사용되었으며, 이후 여러 연구자들이 액막법을 이용해 **를 회수했습니다.기체막법은 비교적 드물며, 이 방법은 시안화물이 포함된 전기도금 폐수의 회수 및 순환 공정에 관한 실험 단계에 있습니다.현재, 미세여과, 초여과, 나노여과, 역삼투 등의 기술들은 모두 막분리 기술을 기반으로 합니다.막 분리 원리는 중공 섬유 막을 이용한 **회수를 예로 들 수 있습니다. 분리 과정에서 막의 한쪽으로는 산화된 시안화물이 포함된 폐수가 흐르고, 다른 쪽으로는 회수된 **알칼리 용액이 흐릅니다. 막의 양쪽에는 HCN이 확산되는 데 필요한 화학적 농도 차이가 존재하며, 폐수 내의 HCN은 이러한 화학적 농도 차이에 의해 막의 미세한 구멍을 통해 알칼리 용액 쪽으로 확산됩니다. 그 결과 NaOH와 HCN이 반응하여 NaCN이 생성됩니다.막분리 기술은 산업용 수처리, 도시 생활하수의 고도 처리 및 산업 생산 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 시안화물이 포함된 폐수 처리 분야에서는 막분리 기술을 다른 기술들과 결합하여 사용하는 것이 시장적 잠재력이 있습니다. 단점으로는 투자 비용이 크고, 전력 소비가 많으며, 비용이 높다는 점, 그리고 장비가 충분히 발달하지 않았으며 막 오염 문제를 해결하기 어렵다는 점이 있습니다. (7) 습식 공기 산화법과 초임계 수 산화법 습식 공기 산화법과 초임계 수 산화법의 원리는 모두 산소를 산화제로 사용하여, 고온·고압 조건에서 높은 농도의 시안화물 오염물을 처리하는 것입니다.해외에는 이미 오수 처리장이 있으며, 미국만 해도 5개의 업체가 습식 공기 산화법을 사용하여 아크릴로니트릴 오수를 처리하고 있다.국내의 연구는 시작이 늦었으며, 일부 연구자들은 습식 공기 산화법에 대해 연구를 진행했습니다. 이때 온도, 압력 등 5가지 주요 요인을 선정하여 정교 실험을 실시했는데, 그 결과 온도가 가장 중요한 영향 요인이었으며, 그 다음으로는 반응 시간, pH 값 등이 있었습니다.초임계 수 산화는 시안화물이 포함된 오수를 처리하는 새로운 기술입니다.이 기술은 처음에 Modeull에 의해 제안되었으며, 일반적인 방법으로는 완전히 제거할 수 없거나 철저하게 산화시키기 어려운 오염물질들을 처리하는 데 있어 뛰어난 장점을 가지고 있습니다.이 방법은 유독 물질 제거 효율이 높으며(9.9% 이상), 반응기의 구조가 간단하고 크기도 작아 다양한 용도에 적합합니다. 생성물은 추가적인 처리가 필요 없을 정도로 깨끗하며, 외부에서 열을 공급받지 않아도 자가 가열이 가능합니다.하지만 고온, 고압 조건에서는 장비의 소재에 대한 요구가 매우 엄격합니다.중국에서는 기초연구가 주로 1990년대 후반에 활성화되었으며, 티안이시에 관한 많은 연구 보고가 있습니다.초임계수소산화 기술에는 촉매 문제, 고온·고압 환경에서의 내식성 문제, 무기염 침전 문제와 같은 한계점들이 있습니다. 그래서 이러한 방법들은 장비에 대한 요구사항이 매우 까다롭고, 초기 투자 비용도 크며, 전력 소비도 많습니다. 하지만 장점이라면 산화가 완전하게 이루어져 2차 오염이 없으며, **배출 기준을 충족할 수 있다는 점입니다. 따라서 환경에 유해하지 않아, 처리 기술에서 추구하는 이상적인 목표가 됩니다.현재 이 방법은 아직 보급되지 않고 있는데, 이는 기술적 문제가 해결되지 않았기 때문입니다. 핵심 기술적 문제들이 해결된다면, 엄청난 응용 가능성이 있을 것입니다. (8) 이온 교환법 이온 교환법은 이온 교환제와 용액 속의 이온이 서로 교환되는 것을 이용하여 물질을 분리하는 방법입니다.시안화 폐수에 포함된 다양한 금속 시안화 복합체는 음이온 교환 수지와 매우 강한 친화력을 가지고 있기 때문에, 폐수 내의 유가금속을 회수할 때는 일반적으로 음이온 교환 수지를 사용합니다.이 방법의 장점은 정화된 물의 수질이 우수하고 안정적이어서 재사용할 수 있다는 것입니다.이온교환수지는 입자 크기가 작고 기계적 강도가 제한적이므로, 대용량이면서도 강도가 높은 이상적인 수지와 이를 효율적으로 활용할 수 있는 특화된 장비에 대한 연구와 개발이 필요하다.이온 교환 공정은 복잡하고, 운영이 어려우며, 처리 비용이 높고, 경제적 효과는 적습니다.서로 다른 이온 교환 수지가 서로 다른 이온에 대해 가지는 선택성이 다르기 때문에, 비교적 복잡한 다이온 체계를 완전히 처리하는 것은 어렵습니다.기존의 이온교환수지법으로 시안화물이 포함된 폐액을 흡착한 후에도 잔류 **질량 농도가 너무 높아, 배출 기준을 충족시키기 위해서는 다른 방법을 이용한 2차 처리가 필요하다.이온 교환 수지의 재생이 자주 이루어지며, 공정 조작이 복잡하고 유지보수가 어려우며 작업량도 많습니다. (9) 고압 가수분해법과 전기화학적 방법 고압 가수분해법은 고온·고압 상태에서 CN⁻가 물과 반응하여 유독성이 없는 암모니아와 탄산염을 생성하는 방법으로, 전이금속 염들이 이 반응을 촉진하는 역할을 합니다.이 방법은 안전하고 효과적이며, 처리 가능한 농도 범위가 넓고 효과가 우수하고 2차 오염이 없습니다. 또한 조작이 간단하고 작동이 안정적입니다. 하지만 이 방법에는 고온·고압의 특수 장비가 필요하며, 운영 비용도 높아서 실제 활용이 제한됩니다.캐나다는 1950년대 초에 가열·가압 하수소화 산업화 설비를 구축했으며, 현재는 반응기의 구조와 운영을 최적화하기 위한 작업을 진행하고 있습니다.실제 운전 시에는 일반적으로 반응 온도를 170℃～180℃ 범위로 유지하고, 압력은 0～9MPa 정도로 조절하며, 반응의 pH 값은 10.5 정도로 유지합니다.국내에서는 시안화물이 포함된 폐수에 대한 가압 가수분해법에 관한 연구가 많지 않으며, 보고된 사례도 거의 없다.일부 연구자들은 상압 재흐름 조건 하에서의 **가수분해* 역학을 연구한 바 있습니다；시안화물이 포함된 폐수의 시안화물 제거율과 압력, 온도, 용액의 pH 값과 같은 영향 요인들에 관한 조건 실험도 진행된 바 있습니다.흔한 전기화학적 방법으로는 전기투석법과 전해법이 있습니다.전기분해법은 비교적 성숙한 수처리 기술입니다. 초기에는 전력 및 비용 등의 이유로 발전이 다소 느렸으며, 주로 시안화물과 크롬이 함유된 도금 폐수를 처리하는 데 사용되었습니다.최근 들어 전력 산업의 발전에 따라 전기분해법은 수처리 기술 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.일부 사람들은 전기분해법을 이용한 수처리 기술의 장점을 다음과 같이 요약합니다. 즉, 전기분해 과정에서 폐수 내의 유해 물질들이 이산화탄소와 단순한 무기 화합물로 분해되므로 2차 오염이 거의 발생하지 않습니다. 또한, 전기화학적 과정은 일반적으로 상온·상압에서 진행되기 때문에 에너지 효율이 높습니다. 이 방법은 단독으로 사용될 수도 있고, 다른 처리 방법과 함께 사용될 수도 있으며, 전처리 방법으로도 활용될 수 있습니다. 게다가 전기분해 장비와 그 운영 방법도 비교적 간단합니다.전기분해법의 단점은 전력 소비가 많고 처리 시간이 길며, 특수한 전기분해 장비가 필요하고 운영 비용이 높다는 것입니다. 또한 저농도의 시안화물 함유 폐수 처리에는 적합하지 않아, 주로 고농도의 시안화물 함유 폐수 처리에 사용됩니다.이 방법은 금광의 시안화물 함유 폐수를 처리할 때 종종 **재사용이 불가능해져 제한을 받는다. 현재 중국은 시안화물이 포함된 폐수 처리 기술 및 공정 방법 분야에서 세계적으로 선진적인 수준에 도달해 있습니다. 특히 시안화물이 포함된 폐수를 산화시켜 처리하는 기술과 전량 재활용하는 기술은 산업 생산 분야에서 이미 상당히 발전되어 있습니다. 하지만 여러 가지 공정들은 아직 완벽하지 않아, 더욱 개선될 필요가 있습니다.시안화물을 함유한 폐수는 다양한 산업 분야에서 발생하며, 폐수의 농도, 성질, 성분은 각기 다르기 때문에 처리 방법과 공정 선택에 있어 차이가 있습니다.기술 방법의 발전과 공정 적용의 동향을 분석해 보면 다음과 같은 특징들이 있습니다: (1) 중간 정도의 농도를 가진 시안화물 함유 폐수나 단순한 폐수의 경우, 산화 회수법, 추출법, 2단계 침전법과 같은 회수 공정이 우선적으로 사용됩니다. 그리고 남은 액체는 추가적인 산화 처리를 거쳐 배출 기준에 부합하도록 처리됩니다.이러한 복합 공정을 적용할 때는 공정 중에 발생하는 고체 폐기물을 처리하거나 부산물로 판매하는 데 중점을 두어야 합니다. (2) 중간 또는 저품질의 고농도 시안화물 함유 폐수의 경우, 처리 방법의 선택 폭이 매우 넓습니다. 한 번에 처리할 수 있는 방법으로는 습식 산화법, 초임계수 산화법 등이 있습니다. 일반적으로 사용되는 조합 처리법은 산화 파괴법과 활성탄 흡착법입니다. 폐수가 상당히 깨끗하고 부유물 및 염분 함량이 적은 경우에는 가압 가수분해법, 이온 교환법, 막 분리 기술 등을 고려할 수 있습니다. 처리된 물은 가능한 한 생산 공정에 다시 활용하여 폐수 배출량을 줄일 수 있습니다. (3) 시안화물 함량이 10nl/ℓ 이하인 폐수의 경우, 생물학적 처리법과 자연 정화법을 병용한 처리 방식을 사용할 수 있다.이 방법으로 처리된 폐수는 반드시 총배출구에서 엄격하게 모니터링되어, **오수 배출 기준을 충족한 후에야 공장 외부의 수계로 배출됩니다.위에서 살펴본 바와 같이, 시안화물이 포함된 폐수 처리는 청정 생산과 지속 가능한 발전이라는 원칙에 따라 진행되어야 하며, 가능한 한 **와 귀금속을 회수하고 물을 재활용해야 합니다. 또한 유해 오염물질의 배출을 줄이거나 아예 배출하지 않도록 해야 합니다.따라서 기존의 처리 공정을 개선하고 보완하는 것이 시급하며, 새로운 공정과 방법에 대한 연구를 강화하여 시안화물이 포함된 폐수를 완전히 순환시켜 오수의 ‘제로 배출’을 실현해야 합니다.