Postupak za zakiseljavanje i iskorištavanje natrijevog cijanida i teških metala iz otpadnih voda

Uvod

Otpadne vode koje sadrže cijanid nastaju iz raznih industrijskih procesa kao što su rudarenje zlata, galvanizacija i kemijska proizvodnja. Zbog visoke toksičnosti cijanid, nepravilno ispuštanje ovih otpadnih voda može uzrokovati ozbiljno onečišćenje okoliša i štetu ljudskom zdravlju. Stoga su pročišćavanje i iskorištavanje resursa otpadnih voda koje sadrže cijanid postali ključna pitanja. Među metodama pročišćavanja, Oporavak od zakiseljavanja of Natrijev cijanid i teških metala je široko korišten i učinkovit pristup koji ne samo da smanjuje rizik za okoliš, već i ostvaruje recikliranje vrijednih resursa.

Princip oporavka od zakiseljavanja

Pretvorba cijanida u vodikov cijanid (HCN)

U procesu zakiseljavanja, jake kiseline poput sumporne kiseline dodaju se otpadnim vodama koje sadrže cijanide. U kiselim uvjetima, slobodni cijanidni ioni u otpadnim vodama pretvaraju se u vodikov cijanid (HCN). Vodikov cijanid je hlapljiv spoj. Kada se pH otpadnih voda podesi na nisku vrijednost, obično ispod 2, reakcija će vjerojatnije napredovati, što olakšava pretvorbu cijanidnih iona u plin HCN.

Oporavak natrijevog cijanida

Generirani plin HCN se zatim uvodi u toranj za apsorpciju alkalija. Unutar tornja reagira s otopinom natrijevog hidroksida (NaOH). Kako reakcija napreduje, natrijev cijanid (NaCN) se stvara i nakuplja u apsorpcijskoj otopini. Kada koncentracija NaCN u otopini dosegne oko 10% - 12%, može se reciklirati i ponovno upotrijebiti u relevantnim industrijskim procesima, kao što je proces ispiranja u rudarenju zlata.

Oslobađanje i taloženje teških metala

Osim slobodnog cijanida, otpadna voda često sadrži komplekse teških metala i cijanida, poput onih bakra i cinka. U kiselim uvjetima ovi se kompleksi razgrađuju. Nakon što se ioni teških metala oslobode, mogu formirati netopljive soli i taložiti se pod određenim uvjetima. Na primjer, podešavanje pH vrijednosti ili dodavanje određenih sredstava za taloženje može uzrokovati stvaranje taloga u ionima bakra.

Procesi koraka

Korak 1: Predobrada otpadnih voda

Otpadna voda visoke koncentracije koja sadrži alkalni cijanid prvo prolazi kroz izmjenjivač topline pare radi kontrole temperature. Temperatura se obično održava u rasponu od 20 do 25 °C. Ova kontrola temperature pomaže u optimizaciji brzine reakcije i osigurava stabilnost procesa. Koncentracija cijanida u otpadnoj vodi visoke koncentracije općenito se kreće od 5000 do 5500 ppm, a pH vrijednost je između 10.5 i 12.5.

Korak 2: Zakiseljavanje

Prethodno obrađena otpadna voda dovodi se u toranj za raspršivanje zakiseljavanja određenim protokom, na primjer 2 m³/h. Zatim se dodaje koncentrirana sumporna kiselina. Količina dodane sumporne kiseline prilagođava se prema karakteristikama otpadne vode, općenito 25 - 30 kg/m³, kako bi se pH vrijednost otpadne vode snizila na manje od 2. Toplina oslobođena tijekom dodavanja sumporne kiseline može ubrzati reakciju, što olakšava pretvaranje slobodnih cijanidnih iona u otpadnoj vodi u hlapljivi HCN.

Korak 3: Generiranje i odvajanje HCN-a

U jako kiselom okruženju tornja za zakiseljavanje, potiče se pretvorba cijanida u HCN. Nastali plin HCN zatim se usisava vakuumskim centrifugalnim ventilatorom i ulazi u sljedeću fazu - toranj za apsorpciju alkalija. Istovremeno, kako se pH vrijednost smanjuje, neki ioni teških metala u otpadnoj vodi počinju se mijenjati. Na primjer, koncentracija iona bakra u otpadnoj vodi može pasti, a neki teški metali počinju stvarati taloge.

Korak 4: Apsorpcija i oporavak natrijevog cijanida

HCN plin ulazi u toranj za apsorpciju lužina i apsorbira se pomoću 20% - 30%-tne otopine NaOH. Tekućina za apsorpciju lužina u tornju se reciklira, a tijekom procesa recikliranja koristi se ventilator kako bi se osiguralo da se HCN plin više puta apsorbira. Kako se reakcija apsorpcije nastavlja, koncentracija NaCN u tekućini za apsorpciju postupno se povećava. Kada koncentracija NaCN dosegne 10% - 12%, može se vratiti u proces ispiranja radi ponovne upotrebe, čime se postiže oporavak Natrijev cijanid.

Korak 5: Taloženje i odvajanje teških metala

Za otpadne vode nakon ispuštanja HCN-a, budući da su se neki kompleksi teških metala i cijanida razgradili u kiselim uvjetima, može se provesti daljnja obrada kako bi se istaložili teški metali. Na primjer, podešavanjem pH vrijednosti otpadnih voda na alkalni raspon mogu se stvoriti hidroksidi teških metala koji se talože. Zatim se metode odvajanja krutih i tekućih tvari poput filtracije ili sedimentacije mogu koristiti za odvajanje istaloženih teških metala iz otpadnih voda, čime se postiže uklanjanje i oporavak teških metala.

Prednosti metode oporavka zakiseljavanjem

Recikliranje resursa

Metoda zakiseljavanja može učinkovito oporabiti natrijev cijanid iz otpadnih voda koje sadrže cijanid, koji se može ponovno upotrijebiti u relevantnim industrijskim procesima, smanjujući potrošnju novog natrijevog cijanida i snižavajući troškove proizvodnje. Istovremeno, mogu se oporabiti i teški metali, pretvarajući otpad u vrijedne resurse.

Trošak - Učinkovitost

U usporedbi s nekim drugim metodama obrade koje se usredotočuju samo na uništavanje cijanida, metoda zakiseljavanja ne samo da pročišćava otpadne vode, već i oporavlja vrijedne tvari. Iako zahtijeva potrošnju kiseline i lužine, vrijednost oporavljenog natrijevog cijanida i teških metala može nadoknaditi dio troškova obrade, čineći cjelokupnu obradu dugoročno isplativijom.

Prijateljstvo o okolišu

Oporavljanjem natrijevog cijanida i teških metala, količina onečišćujućih tvari u otpadnim vodama značajno se smanjuje. Pročišćene otpadne vode imaju niži sadržaj cijanida i teških metala, što je povoljnije za naknadno ispuštanje ili daljnju obradu, smanjujući negativan utjecaj na okoliš.

Potrošnja u procesu oporavka od zakiseljavanja

Potrošnja metode zakiseljavanja otpadnih voda koje sadrže cijanid uglavnom uključuje sumpornu kiselinu, kaustičnu sodu (NaOH), vapno i električnu energiju. Zimi je potrebno predgrijati otpadne vode, pa se troši i para.

1. Potrošnja kiseline

• Pretvorba cijanida u HCNKoličina sumporne kiseline potrebna za pretvorbu cijanida u otpadnim vodama u HCN ovisi o koncentraciji cijanida u otpadnim vodama. Na primjer, za obradu 1 m³ otpadnih voda s koncentracijom cijanida od 5000 ppm, potrebna je određena količina sumporne kiseline za ovu pretvorbu.

• Zakiseljavanje otpadnih vodaOsim kiseline za pretvorbu cijanida, dodatna kiselina se koristi za podešavanje otpadne vode na pravu razinu kiselosti. Količina potrebna za snižavanje pH vrijednosti ispod 2 važan je faktor.

• Reakcija s lužinama u otpadnim vodamaU otpadnim vodama mogu postojati neke alkalne tvari koje reagiraju sa sumpornom kiselinom, ali općenito je ta potrošnja relativno mala u usporedbi s količinama korištenim za pretvorbu cijanida i zakiseljavanje.

• Reakcija s karbonatom u otpaduAko sirovine koje sadrže cijanid imaju visoku ugljenU slučaju visokog sadržaja kiseline, kao što je to slučaj s nekim cijanidnim ostatakom, karbonat će reagirati s kiselinom i stvarati ugljikov dioksid. U takvim slučajevima, potrošnja sumporne kiseline će se značajno povećati, a ti materijali možda nisu idealni za obradu metodom oporavka kiselinom.

2. Potrošnja alkalijaKaustična soda (NaOH) se koristi u tornju za apsorpciju alkalija za apsorpciju HCN-a i stvaranje NaCN-a. Količina potrošenog NaOH povezana je s količinom stvorenog HCN-a i učinkovitošću apsorpcije.

3. Potrošnja vapnaU nekim slučajevima, vapno se može koristiti u naknadnoj obradi otpadnih voda, poput podešavanja pH vrijednosti za taloženje teških metala. Potrebna količina vapna ovisi o vrsti i koncentraciji teških metala u otpadnim vodama i potrebnom rasponu podešavanja pH vrijednosti.

4. Potrošnja električne energije i pareElektričnu energiju koriste oprema poput pumpi, ventilatora i vakuumskih centrifugalnih ventilatora u procesu. Zimi, prilikom predgrijavanja otpadne vode, para se troši kako bi se temperatura povisila na odgovarajuću razinu za reakciju.

Zaključak

Metoda zakiseljavanja otpadnih voda koje sadrže cijanid radi oporavka natrijevog cijanida i teških metala sveobuhvatna je i učinkovita tehnologija obrade. Slijedeći specifične korake procesa, ne samo da se mogu ukloniti otrovni cijanid i teški metali iz otpadnih voda, već se i recikliraju vrijedni resursi. Iako u procesu postoji određena potrošnja materijala i energije, s obzirom na njegove ekološke i ekonomske prednosti, ima široke mogućnosti primjene u obradi otpadnih voda koje sadrže cijanid. Međutim, u stvarnom radu potrebno je poduzeti stroge sigurnosne mjere zbog toksičnosti plina HCN. Istovremeno, potrebna je kontinuirana optimizacija procesnih parametara kako bi se poboljšala učinkovitost oporavka i smanjili troškovi.