Процес на електролитно окисление за третиране на отпадъчни води с натриев цианид

Въведение

Отпадъчните води, съдържащи цианиди, особено тези, получени от натриев цианид , са сериозен екологичен проблем. Такива отпадъчни води са силно токсични и произлизат главно от индустрии като галванопластика, производство на газ, коксуване, металургия, металообработка, химически влакна, пластмаси, пестициди и химическата промишленост. Във водата те са нестабилни и склонни към разлагане. Както неорганичните, така и органичните цианиди са изключително отровни вещества. Например, смъртоносната доза цианид за човешкото тяло е 0.18 g, а тази на калиев цианид е 0.12 g. Освен това, смъртоносната концентрация на цианид за рибите във водата варира от 0.04 до 0.1 mg/L. В резултат на това са необходими спешно ефективни методи за пречистване, за да се смекчи вредното им въздействие върху околната среда и човешкото здраве.

Основи на електролитното окисление за отпадъчни води, съдържащи цианид

Процесът на електролитно окисление за третиране на отпадъчни води с натриев цианид работи на принципа на използване на електрически ток за задвижване на химични реакции на анода и катода, като по този начин цианидът в отпадъчните води се превръща в по-малко вредни вещества. В този процес както простият цианид, така и сложният цианид в отпадъчните води се подлагат на електролиза.

Анодни реакции

• За прост цианид : По време на първия етап на реакцията на анода, простият цианид реагира енергично с други вещества в отпадъчните води, за да образува по-малко токсично съединение. В следващия втори етап протичат две реакции. Едната реакция допълнително разгражда това съединение до въглероден диоксид, азот и вода. Другата реакция води до образуване на амоний.

• За координационен цианид (вземайки за пример мед-съдържащ комплекс) : Когато координационният цианид, подобно на мед-съдържащите комплекси, достигне анода, той реагира, за да образува медни йони и друго по-малко токсично съединение. Когато към електролитната среда се добави готварска сол, протичат допълнителни реакции. Хлоридните йони от солта се окисляват, за да образуват новообразуващ се хлор. Този новообразуващ се хлор след това реагира с цианид и други вещества в отпадъчните води, за да разгради цианидните съединения до по-малко вредни продукти, включително въглероден диоксид, азот и хлоридни йони.

Катодни реакции

На катода водородните йони приемат електрони и образуват водороден газ. При цианидни комплекси, съдържащи метал, като тези с мед, медните йони приемат електрони и могат да се отложат като метална мед. При определени условия медните йони могат също да реагират с хидроксидни йони, за да образуват утайка от меден хидроксид.

Ключови съображения в процеса на електролитно окисление

• Материали за електроди : Изборът на материали за електроди е от решаващо значение. В много случаи като катоден материал може да се използва мека стомана. Анодите обаче трябва да издържат на суровата електрохимична среда. Размерно стабилните аноди (DSA), които са изработени от оксиди на благородни метали и се произвеждат от няколко компании, са подходящи за това приложение. Графитът също може да служи като аноден материал, но има недостатъка, че постепенно се изразходва по време на процеса на електролиза.

• Контрол на температурата : Температурата на отпадъчната течност по време на електролизата трябва да се регулира внимателно. Обикновено тя трябва да се поддържа под 25 °C. Ако температурата се повиши твърде високо, хлорът, получен от окислението на хлоридните йони в добавената сол, ще излезе, преди да може да реагира с цианида, като по този начин ще се намали ефективността на процеса на разрушаване на цианида.

• Добавяне на хлоридни йони : Добавянето на хлоридни йони към отпадъчните води може да засили електролитно окисление на цианида. Обикновено е достатъчно добавянето на 1-2 g/L хлоридни йони. В някои случаи е доказано, че добавянето на готварска сол (натриев хлорид) в концентрация от 25 g на литър към отпадъчната течност ефективно подпомага електролитно разрушаване на цианида.

Предимства на процеса на електролитно окисление

• Висока ефективност за отпадъчни води с висока концентрация : Процесът на електролитно окисление е особено ефективен за третиране на отпадъчни води, съдържащи висока концентрация на цианид, като тези, намиращи се в златни мини. Той може значително да намали концентрацията на цианид в отпадъчните води.

• Генериране на реактивни вещества in situ : По време на електролизата в системата се генерират реактивни вещества, като например новообразуващ се хлор. Това елиминира необходимостта от външно добавяне на потенциално опасни и скъпи окислители в големи количества.

• Гъвкавост : Процесът може да се регулира според специфичния състав на отпадъчните води. Чрез контролиране на параметри като плътност на тока, напрежение и добавяне на определени соли, процесът на електролитно окисление може да бъде оптимизиран за различни видове отпадъчни води, съдържащи цианиди, независимо дали съдържат прости или сложни цианидни съединения.

Заключение

Процесът на електролитно окисление предлага обещаващо решение за третиране на отпадъчни води от натриев цианид . Чрез разбиране на химичните реакции, които протичат на анода и катода, внимателен подбор на електродни материали, контролиране на температурата и добавяне на подходящи количества хлоридни йони, този метод може ефективно да премахне замърсяването с цианид от отпадъчните води. Тъй като индустриите продължават да търсят по-устойчиви и ефикасни начини за управление на отпадъците си, процесът на електролитно окисление вероятно ще получи по-широко приложение при третирането на отпадъчни води, съдържащи цианид. Необходими са обаче допълнителни изследвания и разработки, за да се подобри процесът, да се намалят разходите и да се повиши общата му ефективност и екологичност.