Opasnosti i procesi obrade otpadnih voda koje sadrže cijanid

Uvod

Otpadne vode koje sadrže cijanid predstavljaju značajan problem za okoliš zbog svoje vrlo toksične prirode. Tri opće poznata vrlo otrovna cijanidinaime Natrijev cijanid (NaCN), kalij cijanid (KCN) i cijanovodičnu kiselinu (HCN), predstavljaju ozbiljnu prijetnju zdravlju ljudi i okolišu. Zajednički nazivnik među njima cijanidi je njihova sposobnost da lako disociraju i otpuste cijanidni ion (CN-).

Opasnosti od otpadnih voda koje sadrže cijanid

Mehanizam toksičnosti za ljude

Smrtonosna toksikologija cijanida leži u činjenici da cijanidni ion (CN-) ima jak afinitet prema ionima željeza. Kada uđe u ljudsko tijelo, CN- se lako veže s ionima željeza, što dovodi do smanjenja kapaciteta prijenosa kisika tvari koje sadrže željezo. To u konačnici rezultira nedostatkom kisika u stanicama središnjeg živčanog sustava. Kao posljedica toga, otrovane jedinke često umiru od respiratorne centralne paralize. Do trovanja može doći različitim putovima, uključujući kontakt s kožom, oralno gutanje, udisanje, ubrizgavanje i kontakt sa sluznicom. Čak i mala količina izloženosti cijanidu može biti opasna po život.

Utjecaj na okoliš

Otpadne vode koje sadrže cijanid, ako se pravilno ne tretiraju i ispuštaju u vodena tijela, mogu imati razoran utjecaj na vodeni svijet. Vodeni organizmi izrazito su osjetljivi na cijanid. Čak i pri niskim koncentracijama, cijanid može poremetiti normalne fiziološke funkcije riba, beskralješnjaka i drugih vodenih vrsta, što dovodi do smanjenog rasta, reproduktivnih problema i konačno smrti. To pak može poremetiti cijeli vodeni ekosustav, utječući na prehrambene lance i biološku raznolikost.

Postupci obrade otpadnih voda koje sadrže cijanid

Pročišćavanje otpadnih voda visoke koncentracije koje sadrže cijanid: Oporaba cijanida

Za otpadnu vodu s visokom koncentracijom cijanida često se koristi metoda oporabe cijanida. Ovaj pristup ima za cilj ekstrakciju i recikliranje vrijednih cijanida iz otpadne vode. Jedna uobičajena tehnika je ekstrakcija otapalom. U ekstrakciji otapalom, prikladno organsko otapalo koristi se za selektivnu ekstrakciju cijanidnih spojeva iz vodene faze otpadne vode. Organska faza puna cijanida može se zatim dalje obraditi kako bi se dobili čisti cijanidi. Prednost ove metode je ne samo smanjenje utjecaja na okoliš uklanjanjem cijanida iz otpadne vode, već i obnavljanje potencijalno vrijednog kemijskog izvora. Međutim, zahtijeva pažljiv odabir otapala i strogu kontrolu radnih uvjeta kako bi se osigurala visokoučinkovita ekstrakcija i smanjili gubici otapala.

Pročišćavanje otpadnih voda niske koncentracije koje sadrže cijanid: uništavanje cijanida

Metode oksidacije

1.Kemijska oksidacija

• NačeloMetode kemijske oksidacije koriste jaka oksidacijska sredstva za pretvaranje cijanidnih iona u manje otrovne ili netoksične tvari. Na primjer, oksidansi na bazi klora poput natrijevog hipoklorita (NaOCl) mogu reagirati s cijanidnim ionima. Reakcija prvo pretvara cijanid (CN-) u cijanat (CNO-), a daljnja oksidacija može razgraditi cijanat na ugljen dioksid (CO2), dušik (N2) i drugi bezopasni produkti. Ukupna reakcija može se prikazati na sljedeći način:

• U prvom koraku: (CN^ -+OCl^ -\rightarrow CNO^ -+Cl^)

• U drugom koraku: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\rightarrow 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• Prednosti: Kemijska oksidacija je relativno jednostavna za rukovanje i može biti učinkovita u pročišćavanju otpadnih voda niske koncentracije cijanida. Može se implementirati u postojeće uređaje za pročišćavanje otpadnih voda uz određene izmjene u procesu pročišćavanja.

• Nedostaci: Korištenje velikih količina oksidirajućih sredstava može biti skupo. Štoviše, ako se ne kontrolira ispravno, reakcija može proizvesti nusprodukte koji također mogu biti štetni za okoliš. Na primjer, pretjerana uporaba klora može dovesti do stvaranja nusproizvoda dezinfekcije kao što su trihalometani.

2.Elektrolitička oksidacija

• Načelo: U elektrolitičkoj oksidaciji, električna struja prolazi kroz otpadnu vodu koja sadrži cijanid u elektrolitičkoj ćeliji. Anoda ćelije djeluje kao mjesto gdje dolazi do oksidacije. Cijanidni ioni oksidiraju se na površini anode. Opća reakcija na anodi može se napisati kao (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), a može doći do daljnje oksidacije cijanata u ugljikov dioksid i dušik.

• Prednosti: To je relativno čista metoda tretmana jer ne unosi dodatne kemijske tvari osim elektroda. Može se automatizirati i precizno kontrolirati.

• Nedostaci: Međutim, kao što je spomenuto, elektrolitička oksidacija troši mnogo energije. Potreba za kontinuiranom opskrbom električnom energijom čini trošak tretmana relativno visokim. Osim toga, elektrode mogu s vremenom doživjeti koroziju, što zahtijeva redovito održavanje i zamjenu.

Biološki tretman

1. Načelo: Biološka obrada otpadnih voda koje sadrže cijanid oslanja se na mikroorganizme koji mogu metabolizirati cijanid kao izvor ugljika ili dušika. Neke bakterije i gljivice imaju sposobnost razgradnje cijanida kroz enzimske reakcije. Na primjer, određene bakterije koje razgrađuju cijanid mogu pretvoriti cijanid u amonijak i format kroz niz enzimskih koraka. Amonijak zatim mogu dalje nitrificirati drugi mikroorganizmi u sustavu za obradu.

2. Prednosti: Biološka obrada općenito je prihvatljivija za okoliš jer ne uključuje upotrebu velikih količina kemikalija. To može biti isplativo za dugoročno tretiranje otpadnih voda niske koncentracije koje sadrže cijanid, posebno u slučajevima kada postoji odgovarajući mikrobni konzorcij.

3. Nedostaci: Međutim, biološka obrada vrlo je osjetljiva na promjene u sastavu otpadne vode, temperaturi i pH. Nagle promjene ovih parametara mogu inhibirati rast i aktivnost mikroorganizama koji razgrađuju cijanid, što dovodi do smanjene učinkovitosti tretmana. Također zahtijeva relativno dugo vrijeme tretmana u usporedbi s nekim kemijskim metodama.

Metoda regeneracije i oporabe cijanida

1. Načelo: Ova metoda je slična metodi oporabe za otpadnu vodu visoke koncentracije, ali se također može primijeniti na neke slučajeve niske koncentracije. Fokusiran je na regeneraciju i recikliranje cijanida iz otpadnih voda. Jedan pristup je korištenje smola za ionsku izmjenu. Cijanidni ioni u otpadnoj vodi mogu se adsorbirati na površinu smole. Zatim, upotrebom prikladnog eluensa, cijanid se može desorbirati iz smole i povratiti.

2. Prednosti: Može smanjiti ukupnu potrošnju cijanida u industrijskim procesima recikliranjem cijanida. To ne samo da ima ekonomske koristi, već i smanjuje utjecaj na okoliš povezan s odlaganjem otpadnih voda koje sadrže cijanid.

3. Nedostaci: Ionoizmjenjivačke smole potrebno je pažljivo birati i održavati. Proces regeneracije može zahtijevati upotrebu dodatnih kemikalija, a postoji i rizik od naslaga smole, što može smanjiti učinkovitost procesa oporabe cijanida.

Zaključak

Otpadne vode koje sadrže cijanid predstavljaju ozbiljnu opasnost za okoliš i zdravlje. Razumijevanje mehanizama toksičnosti i provedba odgovarajućih postupaka liječenja ključni su. Svaka metoda pročišćavanja, bilo da se radi o otpadnoj vodi visoke ili niske koncentracije, ima svoj skup prednosti i nedostataka. Izbor metode obrade ovisi o različitim čimbenicima kao što su početna koncentracija cijanida, potrebna učinkovitost obrade, isplativost i utjecaj na okoliš. U budućnosti je potrebno više istraživanja i razvoja kako bi se poboljšali postojeći procesi obrade i razvile nove, učinkovitije i isplativije metode za obradu otpadnih voda koje sadrže cijanid kako bi se osigurao čišći i sigurniji okoliš.