Выкарыстанне актываванага вугалю для выдалення вольнага цыяніду (CN−) у сцёкавых водах

Увядзенне

Прамысловыя сцёкавыя воды часта ўтрымліваюць розныя таксічныя рэчывы, сярод якіх Свабодны цыянід (CN−) выклікае асаблівую заклапочанасць з-за яго высокай таксічнасці. Нават у малых дозах, cyanide можа быць смяротна небяспечным, што робіць ачыстку сцёкавых вод, якія яго змяшчаюць, сур'ёзнай экалагічнай праблемай. Дзейнічаюць строгія правілы кантролю за скідам сцёкавых вод, якія змяшчаюць цыянід, імкнучыся не толькі выканаць стандартныя патрабаванні, але і здабыць як мага больш цыяніду з хвастоў і заводскіх сцёкаў. Актываваны Вуглярод стаў перспектыўным матэрыялам для выдалення свабоднага цыяніду са сцёкавых вод, і ў гэтым артыкуле падрабязна разгледжаны яго прымяненне, механізмы і фактары ўплыву.

Крыніцы цыяніду ў сцёкавых водах

Высокаканцэнтраваны цыянід у сцёкавых водах у асноўным паступае з прамысловых працэсаў, такіх як гальваніка, здабыча золата на аснове цыяніду, прамыўка газаў і астуджальная вада ў коксавых печах і даменных печах, а таксама з некаторых хімічных, мінеральна-перапрацоўчых, сінтэтычных каўчукавых, валакняных і фарбавальных прадпрыемстваў. Канцэнтрацыя цыяніду ў гэтых сцёкавых водах можа вагацца ад 1 да 180 мг/л і нават вышэй.

Механізмы актываванага вугалю ў выдаленні свабоднага цыяніду

Фізічная адсорбцыя

Актываваны вугаль мае высокаразвітую мікрапорыстаю структуру і вялікую ўдзельную паверхню, якая звычайна складае ад 500 да 3000 м²/г. Такая фізічная структура надае яму моцныя фізічныя адсарбцыйныя здольнасці. Цыянід-іоны ў сцёкавых водах могуць адсарбавацца на паверхні... актываваны вугаль праз сілы Ван-дэр-Ваальса. Вялікая плошча паверхні забяспечвае шматлікія цэнтры адсорбцыі, што дазваляе эфектыўна захопліваць свабодны цыянід.

Хімічная адсорбцыя і каталітычнае акісленне

Акрамя фізічнай адсорбцыі, актываваны вугаль можа таксама ўдзельнічаць у хімічных рэакцыях. Калі актываваны вугаль адсарбуе кісларод і ваду ў сцёкавых водах, ён можа ўтвараць на сваёй паверхні перакіс вадароду (H₂O₂), прычым сам актываваны вугаль дзейнічае як каталізатар. У прысутнасці соляў медзі ўтвораная H₂O₂ можа акісляцца і раскладацца на цыянід. Механізм рэакцыі наступны:

1. Утварэнне H₂O₂: кісларод і вада адсарбуюцца на паверхні актываванага вугалю з утварэннем H₂O₂.

2. Акісленне цыяніду: цыянід акісляецца H₂O₂ пад каталітычным дзеяннем соляў медзі, што прыводзіць да раскладання цыяніду на менш шкодныя рэчывы.

Фактары, якія ўплываюць на эфектыўнасць выдалення актываванага вугалю

Пачатковая канцэнтрацыя цыяніду

Чым вышэйшая пачатковая канцэнтрацыя свабоднага цыяніду ў сцёкавых водах, тым большая рухаючая сіла адсорбцыі. Аднак, паколькі адсорбцыйная здольнасць актываванага вугалю абмежаваная, калі пачатковая канцэнтрацыя перавышае пэўнае значэнне, эфектыўнасць выдалення можа не павялічвацца прапарцыйна. У некаторых даследаваннях было выяўлена, што з павелічэннем пачатковай канцэнтрацыі цыяніду колькасць цыяніду, адсарбаванага на адзінку масы актываванага вугалю, спачатку павялічваецца, а потым стабілізуецца.

Значэнне рн

Значэнне pH сцёкавых вод істотна ўплывае на адсорбцыю цыяніду актываваным вуглём. Як правіла, у кіслых умовах адсорбцыйная здольнасць актываванага вуглю да цыяніду адносна нізкая. Па меры павышэння значэння pH адсорбцыйная здольнасць паступова павялічваецца. Калі pH знаходзіцца ў шчолачным дыяпазоне, асабліва вышэй за 11, хуткасць выдалення цыяніду ў некаторых выпадках можа дасягаць больш за 95% на працягу 30 хвілін. Гэта звязана з тым, што відавы склад цыяніду ў растворы змяняецца ў залежнасці ад pH, і форма цыянідных іёнаў больш спрыяе адсорбцыі на актываваным вугле ў шчолачных умовах.

тэмпература

Адсорбцыя цыяніду актываваным вуглём — гэта экзатэрмічны працэс. З павышэннем тэмпературы адсорбцыйная здольнасць звычайна памяншаецца. Напрыклад, у выпадку актываванага вуглю, прасякнутага меддзю, пры змешванні з растворам цыяніду адсорбцыйны эфект цыяніду памяншаецца з павышэннем тэмпературы. Гэта звязана з тым, што павышэнне тэмпературы спрыяе дэсорбцыі адсарбаваных рэчываў з паверхні актываванага вуглю.

Час памешвання

Дастатковы час перамешвання неабходны для забеспячэння дастатковага кантакту цыяніду ў сцёкавых водах з актываваным вуглём. На пачатковай стадыі, па меры павелічэння часу перамешвання, хуткасць выдалення цыяніду рэзка павялічваецца. Аднак пасля дасягнення пэўнага часу хуткасць выдалення мае тэндэнцыю стабілізавацца, што сведчыць аб тым, што працэс адсорбцыі дасягнуў раўнавагі.

Прымяненне актываванага вугалю ў ачыстцы сцёкавых вод, якія змяшчаюць цыянід

У золатаздабыўной прамысловасці

Пры здабычы золата, асабліва ў працэсах экстракцыі золата на аснове цыяніду, утвараецца вялікая колькасць сцёкавых вод, якія змяшчаюць цыянід. Актываваны вугаль можа быць выкарыстаны для выдалення свабоднага цыяніду з гэтых сцёкавых вод. Акрамя выдалення цыяніду, актываваны вугаль таксама можа адсарбаваць комплексы золата з цыянідам (напрыклад, Au(CN)₂⁻) у сцёкавых водах. Адсарбаваныя комплексы золата з цыянідам могуць быць далей апрацаваны для здабывання золата, што забяспечвае як ахову навакольнага асяроддзя, так і аднаўленне рэсурсаў.

У гальванічнай прамысловасці

На гальванічных заводах у працэсе гальванічнага пакрыцця часта выкарыстоўваюцца растворы, якія змяшчаюць цыянід, у выніку чаго сцёкавыя воды забруджваюцца цыянідам. Апрацоўка актываваным вуглём можа эфектыўна знізіць утрыманне цыяніду ў сцёкавых водах, каб яны адпавядалі стандартам скіду. У параўнанні з некаторымі традыцыйнымі метадамі ачысткі, такімі як шчолачнае хлараванне, апрацоўка актываваным вуглём мае перавагі меншага другаснага забруджвання і патэнцыялу для аднаўлення рэсурсаў.

Параўнанне з іншымі метадамі лячэння

Шчолачнае хлараванне

Шчолачнае хлараванне — гэта адносна дасведчаны метад знішчэння цыяніды у сцёкавых водах. У ім выкарыстоўваюцца рэчывы, якія змяшчаюць хлор, такія як газападобны хлор, вадкі хлор або адбельвальнік, для акіслення цыяніду ў нетаксічны вуглякіслы газ (CO₂) і азот (N₂). Аднак гэты метад можа прыводзіць да ўтварэння шкодных пабочных прадуктаў, і працэс працы патрабуе строгага кантролю дазоўкі хлору і ўмоў рэакцыі. У адрозненне ад гэтага, апрацоўка актываваным вуглём з'яўляецца больш экалагічна чыстым варыянтам, які дазваляе селектыўна адсарбаваць цыянід і патэнцыйна здабываць каштоўныя металы.

Акісленне перакісам вадароду

Акісленне перакісам вадароду таксама можа быць выкарыстана для зніжэння канцэнтрацыі цыяніду ў сцёкавых водах. Гэта можа акісліць цыянід да больш нізкага ўзроўню таксічнасці. Аднак перакіс вадароду — дарагі рэагент, і працэс можа запатрабаваць пастаяннага дадання рэагентаў, што павялічвае кошт ачысткі. Актываваны вугаль, з іншага боку, мае адносна стабільную прадукцыйнасць пры правільным выбары і выкарыстанні, і яго рэгенерацыя таксама можа разглядацца для зніжэння выдаткаў.

Будучыя падзеі

Распрацоўка мадыфікаванага актываванага вугалю

Для далейшага павышэння эфектыўнасці актываванага вугалю ў выдаленні свабоднага цыяніду праводзяцца даследаванні мадыфікаванага актываванага вугалю. Напрыклад, прапітканне актываванага вугалю рознымі металамі (такімі як медзь, жалеза і г.д.) можа палепшыць яго здольнасць каталітычнага акіслення цыяніду. Розныя актываваныя вугалі, насычаныя металамі, могуць быць аптымізаваны ў адпаведнасці з канкрэтнымі характарыстыкамі сцёкавых вод для дасягнення лепшых эфектаў ачысткі.

Камбінаваныя працэсы лячэння

Таксама з'яўляецца тэндэнцыяй спалучэнне апрацоўкі актываваным вуглём з іншымі метадамі ачысткі. Напрыклад, спалучэнне адсорбцыі актываваным вуглём з біялагічнай ачысткай дазваляе спачатку выкарыстоўваць актываваны вугаль для зніжэння высокай канцэнтрацыі цыяніду ў сцёкавых водах да ўзроўню, больш прыдатнага для біялагічнай ачысткі, а затым выкарыстоўваць мікраарганізмы для далейшага раскладання і выдалення астатніх рэчываў, звязаных з цыянідам. Гэты камбінаваны працэс можа скарыстацца перавагамі розных метадаў ачысткі і дасягнуць больш эфектыўнага і комплекснага выніку. Ачыстка сцёкавых вод.

Conclusion

Актываваны вугаль мае вялікі патэнцыял у выдаленні свабоднага цыяніду (CN−) са сцёкавых вод. Дзякуючы фізічнай адсорбцыі і хімічным рэакцыям ён можа эфектыўна зніжаць утрыманне цыяніду ў сцёкавых водах, адпавядаючы стандартам скіду ў навакольнае асяроддзе і нават дазваляючы ў некаторых выпадках аднаўляць рэсурсы. Нягледзячы на ​​тое, што некаторыя вобласці патрабуюць паляпшэння, такія як далейшая аптымізацыя эфектыўнасці адсорбцыі і зніжэнне выдаткаў, з пастаянным развіццём даследаванняў па мадыфікацыі актываванага вугалю і камбінаваных працэсаў ачысткі, актываваны вугаль будзе адыгрываць усё больш важную ролю ў ачыстцы сцёкавых вод, якія змяшчаюць цыянід, у будучыні.