Nebezpečí a procesy zpracování kyanidu - obsahující odpadní vodu

Úvod

Odpadní voda obsahující kyanid představuje významný problém pro životní prostředí kvůli své vysoce toxické povaze. Tři běžně známé vysoce toxické kyanidy, a to Kyanid sodný (NaCN), draslík kyanid (KCN) a kyselina kyanovodíková (HCN) představují vážnou hrozbu pro lidské zdraví i životní prostředí. Společný jmenovatel mezi nimi Kyanidy je jejich schopnost pohotově disociovat a uvolňovat kyanidový iont (CN-).

Rizika kyanidu - obsahující odpadní vodu

Mechanismus toxicity pro člověka

Smrtelná toxikologie kyanidů spočívá ve skutečnosti, že kyanidový iont (CN-) má silnou afinitu k iontům železa. Jakmile je CN- v lidském těle, snadno se váže s ionty železa, což vede ke snížení kyslíku - přenosové kapacity látek obsahujících železo. To nakonec vede k nedostatku kyslíku v buňkách centrálního nervového systému. V důsledku toho otrávení jedinci často umírají na respirační centrální paralýzu. K otravě může dojít různými cestami, včetně kontaktu s kůží, orálního požití, inhalace, injekce a kontaktu se sliznicí. I malé množství kyanidu může být život ohrožující.

Dopad na životní prostředí

Odpadní voda obsahující kyanid, pokud není řádně čištěna a vypouštěna do vodních útvarů, může mít ničivý dopad na vodní život. Vodní organismy jsou extrémně citlivé na kyanid. I při nízkých koncentracích může kyanid narušit normální fyziologické funkce ryb, bezobratlých a dalších vodních druhů, což vede ke snížení růstu, reprodukčním problémům a nakonec ke smrti. To zase může narušit celý vodní ekosystém a ovlivnit potravní řetězce a biologickou rozmanitost.

Procesy čištění odpadních vod obsahujících kyanid

Čištění odpadních vod s vysokou koncentrací kyanidu: Obnova kyanidů

U odpadních vod s vysokou koncentrací kyanidu se často používá metoda získávání kyanidů. Tento přístup má za cíl extrahovat a recyklovat cenné kyanidy z odpadních vod. Jednou z běžných technik je extrakce rozpouštědlem. Při extrakci rozpouštědlem se pro selektivní extrakci kyanidových sloučenin z vodné fáze odpadních vod používá vhodné organické rozpouštědlo. Organická fáze s obsahem kyanidů může být poté dále zpracována za účelem získání čistých kyanidů. Tato metoda má tu výhodu, že nejen snižuje dopad na životní prostředí odstraněním kyanidu z odpadní vody, ale také získává potenciálně cenný chemický zdroj. Vyžaduje však pečlivý výběr rozpouštědel a přísnou kontrolu provozních podmínek pro zajištění vysoce účinné extrakce a minimalizaci ztrát rozpouštědel.

Čištění odpadních vod s nízkou koncentrací kyanidu: Zničení kyanidu

Oxidační metody

1.Chemická oxidace

• Zásada: Metody chemické oxidace používají silná oxidační činidla k přeměně kyanidových iontů na méně toxické nebo netoxické látky. Například oxidanty na bázi chlóru, jako je chlornan sodný (NaOCl), mohou reagovat s kyanidovými ionty. Reakce nejprve přemění kyanid (CN-) na kyanát (CNO-) a další oxidací může dojít k rozkladu kyanátu na oxid uhličitý (CO2), dusík (N2) a další neškodné produkty. Celkovou reakci lze znázornit takto:

• V prvním kroku: (CN^ -+OCl^ -\rightarrow CNO^ -+Cl^)

• Ve druhém kroku: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\šipka vpravo 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• Výhody: Chemická oxidace je relativně jednoduchá na provoz a může být účinná při čištění odpadních vod s nízkou koncentrací kyanidu. Lze jej implementovat do stávajících čistíren odpadních vod s určitými úpravami procesu čištění.

• Nevýhody: Použití velkého množství oxidačních činidel může být nákladné. Navíc, pokud reakce není řádně kontrolována, může vzniknout vedlejší produkty, které by mohly být škodlivé pro životní prostředí. Například nadměrné používání chlóru může vést k tvorbě vedlejších produktů dezinfekce, jako jsou trihalometany.

2. Elektrolytická oxidace

• Zásada: Při elektrolytické oxidaci prochází elektrický proud odpadní vodou obsahující kyanid v elektrolytickém článku. Anoda článku působí jako místo, kde dochází k oxidaci. Kyanidové ionty jsou na povrchu anody oxidovány. Obecnou reakci na anodě lze zapsat jako (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -) a může dojít k další oxidaci kyanátu za vzniku oxidu uhličitého a dusíku.

• Výhody: Jedná se o relativně čistou metodu ošetření, protože nezavádí další chemické látky jiné než elektrody. Lze jej automatizovat a přesně ovládat.

• Nevýhody: Jak však bylo zmíněno, elektrolytická oxidace je vysoce energeticky náročná. Potřeba nepřetržité dodávky elektřiny činí náklady na úpravu relativně vysoké. Kromě toho mohou elektrody časem zkorodovat, což vyžaduje pravidelnou údržbu a výměnu.

Biologické ošetření

1. Zásada: Biologické čištění odpadních vod obsahujících kyanid se opírá o mikroorganismy, které mohou metabolizovat kyanid jako zdroj uhlíku nebo dusíku. Některé bakterie a houby mají schopnost rozkládat kyanid prostřednictvím enzymatických reakcí. Například některé bakterie degradující kyanid mohou přeměnit kyanid na amoniak a mravenčan prostřednictvím řady enzymatických kroků. Amoniak pak může být dále nitrifikován jinými mikroorganismy v čistícím systému.

2. Výhody: Biologické čištění je obecně šetrnější k životnímu prostředí, protože nezahrnuje použití velkého množství chemikálií. Může být nákladově efektivní pro čištění odpadních vod s nízkou koncentrací kyanidu z dlouhodobého hlediska, zejména v případech, kdy existuje vhodné mikrobiální konsorcium.

3. Nevýhody: Biologické čištění je však vysoce citlivé na změny složení odpadních vod, teploty a pH. Náhlé změny těchto parametrů mohou inhibovat růst a aktivitu mikroorganismů degradujících kyanid, což vede ke snížení účinnosti čištění. Vyžaduje také poměrně dlouhou dobu ošetření ve srovnání s některými chemickými metodami.

Metoda regenerace a obnovy kyanidu

1. Zásada: Tato metoda je podobná metodě regenerace pro odpadní vody s vysokou koncentrací, ale lze ji použít i pro některé případy s nízkou koncentrací. Zaměřuje se na regeneraci a recyklaci kyanidu z odpadních vod. Jedním přístupem je použití iontoměničových pryskyřic. Kyanidové ionty v odpadní vodě mohou být adsorbovány na povrch pryskyřice. Potom lze pomocí vhodného elučního činidla desorbovat kyanid z pryskyřice a získat zpět.

2. Výhody: Může snížit celkovou spotřebu kyanidu v průmyslových procesech recyklací kyanidu. To má nejen ekonomické výhody, ale také snižuje dopad na životní prostředí spojený s likvidací odpadních vod obsahujících kyanid.

3. Nevýhody: Iontoměničové pryskyřice je třeba pečlivě vybírat a udržovat. Proces regenerace může vyžadovat použití dalších chemikálií a existuje riziko zanesení pryskyřice, což může snížit účinnost procesu získávání kyanidu.

Závěr

Odpadní voda obsahující kyanid představuje vážné ohrožení životního prostředí a zdraví. Porozumění mechanismům toxicity a zavedení vhodných léčebných postupů je zásadní. Každá metoda čištění, ať už jde o odpadní vody s vysokou nebo nízkou koncentrací, má svůj vlastní soubor výhod a nevýhod. Volba metody úpravy závisí na různých faktorech, jako je počáteční koncentrace kyanidu, požadovaná účinnost úpravy, nákladová efektivita a dopad na životní prostředí. V budoucnu je zapotřebí více výzkumu a vývoje, aby se zlepšily stávající procesy čištění a vyvinuly se nové, účinnější a nákladově efektivnější metody čištění odpadních vod obsahujících kyanid, aby se zajistilo čistší a bezpečnější životní prostředí.