Кантроль умоў рэакцыі пры ачыстцы сцёкавых вод цыянідам

Увядзенне

Сцёкавыя вады, якія змяшчаюць цыяніды, утвараюцца ў выніку розных прамысловых працэсаў, такіх як нанясенне металічных пакрыццяў, загартоўка сталёвых карпусоў і рафінаванне золата і срэбра. З-за высокай таксічнасці цыянід, якія могуць быць смяротнымі для жывых арганізмаў нават пры нізкіх канцэнтрацыях, належная ачыстка такіх сцёкавых вод мае першараднае значэнне. Адзін з найважнейшых аспектаў эфектыўнага ачыстка сцёкавых вод цыянідам гэта дакладны кантроль умоў рэакцыі. У гэтым артыкуле будуць разгледжаны ключавыя ўмовы рэакцыі і тое, як іх кантраляваць падчас лячэння cyanide - які змяшчае сцёкавыя вады.

Кантроль рн

Значэнне ў розных працэсах лячэння

1. Працэс шчолачнага хларавання

• Шчолачнае хлараванне з'яўляецца распаўсюджаным метадам ачысткі сцёкавых вод цыянідам, і кантроль рн гуляе вырашальную ролю. Лячэбная рэакцыя адбываецца ў два этапы. На першым этапе цыянід акісляецца да цыяната гіпахларытам натрыю або камбінацыяй газападобнага хлору і гідраксіду натрыю. Аптымальны дыяпазон pH для гэтай першай стадыі акіслення звычайна знаходзіцца ў межах ад 10 да 11. Калі pH занадта нізкі, рэакцыя становіцца кіслай, у выніку рэакцыі можа ўтварыцца таксічны хларыд цыянагену, што ўяўляе значную небяспеку. Напрыклад, калі pH апускаецца ніжэй за 8, можа ўтварыцца гэты шкодны пабочны прадукт. З іншага боку, калі pH занадта высокі, хуткасць рэакцыі значна знізіцца. Высокія значэнні pH могуць уплываць на растваральнасць і рэакцыйную здольнасць рэагентаў, што робіць працэс акіслення менш эфектыўным.

2. Метад перакісу вадароду

• Пры ачыстцы сцёкавых вод цыянідам на аснове перакісу вадароду аптымальны дыяпазон pH звычайна знаходзіцца ў межах ад 9 да 11. У гэтым метадзе перакіс вадароду раскладаецца ў прысутнасці каталізатара (напрыклад, соляў жалеза) з утварэннем высокарэактыўных гідраксільных радыкалаў, якія акісляюць цыянід. Рн у гэтым дыяпазоне спрыяе раскладанню перакісу вадароду і адукацыі гэтых неабходных радыкалаў. Калі рн знаходзіцца за межамі гэтага дыяпазону, раскладанне перакісу вадароду будзе інгібіравана, зніжаючы агульную эфектыўнасць акіслення.

3. Працэс біядэградацыі

• Для біядэградацыі сцёкавых вод, якія змяшчаюць цыянід, дзе мікраарганізмы расшчапляюць цыянід да бясшкодных рэчываў, рн неабходна падтрымліваць паміж 6.5 і 8.5. Мікраарганізмы маюць аптымальны дыяпазон pH для іх метабалічнай дзейнасці. Калі pH занадта кіслы або занадта шчолачны, ён можа дэнатураваць ферменты, якія ўдзельнічаюць у цыянідзе - пагаршаючы метабалічныя шляхі мікраарганізмаў. Напрыклад, калі pH апускаецца ніжэй за 6.5. многія цыянід - дэградуючыя бактэрыі будуць адчуваць зніжэнне хуткасці росту і цыянід - дэградуючай здольнасці.

Метады карэкціроўкі pH

Для кантролю pH у сцёкавыя вады дадаюць адпаведныя кіслыя або шчолачныя рэчывы. Агульныя кіслоты, якія выкарыстоўваюцца, ўключаюць серную кіслату і саляную кіслату, у той час як звычайныя шчолачы - гэта гідраксід натрыю і гідраксід кальцыя. Колькасць кіслаты або шчолачы, якія трэба дадаць, разлічваецца на аснове пачатковага pH сцёкавых вод і мэтавага pH для канкрэтнага працэсу ачысткі. Дакладнае вымярэнне рН праводзіцца з дапамогай датчыкаў рН, а аўтаматызаваныя сістэмы дазавання могуць выкарыстоўвацца для дакладнага дадання неабходных хімікатаў.

рэгуляванне тэмпературы

Уплыў на хуткасць рэакцыі

1. Метады шчолачнага хларавання і перакісу вадароду

• Як правіла, павышэнне тэмпературы можа паскорыць хуткасць рэакцыі як пры шчолачным хлараванні, так і пры апрацоўцы перакісам вадароду. Аднак тэмпературу трэба старанна кантраляваць. Пры шчолачным хлараванні аптымальны дыяпазон тэмператур складае каля 20 - 30°C. Калі тэмпература занадта нізкая, хуткасць рэакцыі будзе нізкай, што прывядзе да няпоўнага акіслення цыяніду. Напрыклад, пры тэмпературы ніжэй за 15°C для завяршэння рэакцыі паміж цыянідам і гіпахларытам натрыю спатрэбіцца значна больш часу. З іншага боку, калі тэмпература занадта высокая, у выпадку шчолачнага хларавання, газападобны хлор можа выцякаць з раствора, зніжаючы эфектыўнасць акісляльніка. У метадзе перакісу вадароду тэмпература вышэй за 35°C можа выклікаць хуткае раскладанне перакісу вадароду, што прыводзіць да адукацыі кіслароду замест неабходных гідраксільных радыкалаў для акіслення цыяніду.

2. Працэс біядэградацыі

• Пры біяраскладанні сцёкавых вод, якія змяшчаюць цыянід, аптымальны дыяпазон тэмператур для большасці мікраарганізмаў, якія разбураюць цыянід, складае 20 - 35°C. Тэмпературы за межамі гэтага дыяпазону могуць аказаць істотны ўплыў на актыўнасць мікраарганізмаў. Пры нізкіх тэмпературах (ніжэй за 20°C) хуткасць метабалізму мікраарганізмаў запавольваецца, і яны могуць быць не ў стане эфектыўна расшчапляць цыянід. Высокія тэмпературы (вышэй за 35°C) могуць пашкодзіць клеткавыя мембраны і ферменты мікраарганізмаў, што прывядзе да гібелі клетак і страты імі здольнасці разбураць цыянід.

Метады рэгулявання тэмпературы

Для падтрымання адпаведнай тэмпературы ў рэактарах ачысткі сцёкавых вод могуць быць устаноўлены сістэмы падагрэву або астуджэння. Для ацяплення можна выкарыстоўваць паравыя ацяпляльныя сістэмы або электрычныя абагравальнікі. Для астуджэння можна выкарыстоўваць цеплаабменнікі з вадзяным астуджэннем або кандэнсатары з паветраным астуджэннем. Тэмпература бесперапынна кантралюецца з дапамогай датчыкаў тэмпературы, і сістэмы ацяплення або астуджэння рэгулююцца адпаведным чынам, каб падтрымліваць тэмпературу ў межах аптымальнага дыяпазону для працэсу лячэння.

Кантроль дазоўкі акісляльніка

Вызначэнне патрэбнай сумы

1.Шчолачнае хлараванне

• Пры шчолачным хлараванні неабходная колькасць акісляльніка (гіпахларыту натрыю або газападобнага хлору) разлічваецца на аснове стэхіаметрыі рэакцыі з цыянідам. На практыцы звычайна дадаецца лішак акісляльніка, звычайна на 10 - 20% больш, чым тэарэтычная колькасць. Гэта робіцца для забеспячэння поўнага акіслення цыяніду, паколькі ў сцёкавых водах могуць быць іншыя рэчывы, якія могуць спажываць акісляльнік. Калі доза акісляльніка занадта нізкая, цыянід не будзе цалкам акіслены, і ачышчаная сцёкавая вада ўсё яшчэ можа ўтрымліваць высокі ўзровень таксічнага цыяніду. З іншага боку, калі доза занадта высокая, гэта не толькі павялічвае кошт ачысткі, але можа таксама прывесці да адукацыі непажаданых пабочных прадуктаў, такіх як шкодныя пабочныя прадукты дэзінфекцыі, калі празмернае ўтрыманне хлору рэагуе з іншымі арганічнымі рэчывамі ў сцёкавых водах.

2. Метад перакісу вадароду

• У метадзе лячэння перакісам вадароду аптымальная дазоўка перакісу вадароду вызначаецца шляхам лабараторных даследаванняў. Дазавання залежыць ад такіх фактараў, як першапачатковая канцэнтрацыя цыяніду ў сцёкавых водах, наяўнасць іншых перашкаджаючых рэчываў і тып выкарыстоўванага каталізатара. Як і пры шчолачным хлараванні, недастатковая колькасць перакісу вадароду прывядзе да няпоўнага акіслення цыянідам. Аднак залішняя колькасць перакісу вадароду можа выклікаць раскладанне ўтварыліся гідраксільных радыкалаў, зніжаючы агульную эфектыўнасць лячэння і павялічваючы кошт.

Абсталяванне для кантролю дазоўкі

Для дакладнага кантролю дазоўкі акісляльніка звычайна выкарыстоўваюцца помпы-дазатары. Гэтыя помпы могуць дакладна даставіць неабходны аб'ём раствора акісляльніка ў рэактар ​​ачысткі сцёкавых вод. Аўтаматызаваныя сістэмы кіравання могуць быць інтэграваныя з помпамі-дазатарамі, якія рэгулююць дазоўку на аснове маніторынгу ў рэжыме рэальнага часу канцэнтрацыі цыяніду ў сцёкавых водах або ходу рэакцыі акіслення (напрыклад, праз вымярэнне ОВП, якое будзе абмяркоўвацца пазней).

Кантроль акіслення - аднаўленчага патэнцыялу (ОВП).

Роля ў маніторынгу прагрэсу рэакцыі

1.Шчолачнае хлараванне

• У працэсе шчолачнага хларавання маніторынг ОВП мае вырашальнае значэнне для адсочвання ходу рэакцый акіслення. Па меры акіслення цыяніду да цыянату, а затым далейшага акіслення цыянату да бясшкодных рэчываў, значэнне ОВП сцёкавых вод змяняецца. Падчас першай стадыі акіслення цыяніду да цыяната ОВП звычайна павялічваецца. Мэтавы дыяпазон ОВП для гэтай стадыі складае каля 300 - 500 мВ (у залежнасці ад канкрэтных умоў рэакцыі). Калі ОВП дасягае гэтага дыяпазону, гэта сведчыць аб тым, што першая стадыя акіслення блізкая да завяршэння. На другой - стадыі акіслення цыянату да бясшкодных рэчываў ОВП яшчэ больш павялічваецца, і мэтавы дыяпазон звычайна складае каля 600 - 700 мВ. Кантралюючы ORP, аператары могуць вызначыць, калі спыніць даданне акісляльніка, гарантуючы, што рэакцыя завяршылася без празмернага акіслення сцёкавых вод або марнавання акісляльніка.

2. Метад перакісу вадароду

• Пры лячэнні перакісам вадароду ОВП таксама служыць важным індыкатарам ходу рэакцыі. Пачатковы ОВП сцёкавых вод, якія змяшчаюць цыянід, адносна нізкі. Па меры дадання перакісу вадароду і працякання рэакцыі акіслення ОВП павялічваецца. Мэтавы дыяпазон ОВП для апрацоўкі сцёкавых вод цыянідам перакісам вадароду звычайна складае каля 400 - 500 мВ. Калі ОВП дасягае гэтага значэння, гэта сведчыць аб тым, што цыянід быў эфектыўна акіслены да нетоксичной формы.

Сістэмы кантролю і кантролю ОВП

Датчыкі ОВП выкарыстоўваюцца для пастаяннага кантролю значэння ОВП сцёкавых вод у рэактары ачысткі. Гэтыя датчыкі падключаюцца да сістэмы кіравання, якую можна запраграмаваць для рэгулявання дадання акісляльніка. Напрыклад, калі ОВП ніжэй мэтавага дыяпазону, сістэма кіравання можа павялічыць дазоўку акісляльніка (напрыклад, перакісу вадароду або гіпахларыту натрыю), які дадаецца ў сцёкавую ваду. І наадварот, калі ОВП перавышае мэтавы дыяпазон, сістэма кіравання можа паменшыць або спыніць даданне акісляльніка.

Conclusion

Кантроль умоў рэакцыі пры ачыстцы сцёкавых вод цыянідам неабходны для дасягнення эфектыўнай і бяспечнай ачысткі гэтых высокатаксічных сцёкавых вод. Дакладны кантроль pH, тэмпературы, дазоўкі акісляльніка і ОВП можа гарантаваць, што працэс апрацоўкі эфектыўна ператварае цыянід у менш таксічныя або нетоксичные рэчывы. Уважліва кіруючы гэтымі ўмовамі рэакцыі, прамысловасць можа не толькі адпавядаць экалагічным правілам, але і аптымізаваць рэнтабельнасць працэсаў ачысткі сцёкавых вод цыянідам. Неабходны рэгулярны маніторынг і карэкціроўка гэтых параметраў для адаптацыі да змяненняў складу сцёкавых вод і ўмоў працы ачышчальных збудаванняў.