ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების საფრთხეები და დამუშავების პროცესები

შესავალი

ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლები მნიშვნელოვან გარემოსდაცვით პრობლემას წარმოადგენს მისი მაღალტოქსიკური ბუნების გამო. სამი ფართოდ ცნობილი მაღალტოქსიკური ციანიდებიკერძოდ ნატრიუმის ციანიდი (NaCN), კალიუმი ციანიდი (KCN) და ჰიდროციანმჟავა (HCN) სერიოზულ საფრთხეს უქმნის როგორც ადამიანის ჯანმრთელობას, ასევე გარემოს. ამ ორს შორის საერთო მნიშვნელი ციანიდები არის მათი უნარი, ადვილად დისოციირონ და გამოთავისუფლდნენ ციანიდის იონი (CN-).

ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების საფრთხეები

ტოქსიკურობის მექანიზმი ადამიანებისთვის

ციანიდების ლეტალური ტოქსიკოლოგია იმაში მდგომარეობს, რომ ციანიდის იონს (CN-) აქვს ძლიერი აფინურობა რკინის იონების მიმართ. ადამიანის ორგანიზმში მოხვედრის შემდეგ, CN- ადვილად უკავშირდება რკინის იონებს, რაც იწვევს რკინის შემცველი ნივთიერებების ჟანგბადის გამტარუნარიანობის შემცირებას. საბოლოო ჯამში, ეს იწვევს ჟანგბადის დეფიციტს ცენტრალური ნერვული სისტემის უჯრედებში. შედეგად, მოწამლული პირები ხშირად იღუპებიან რესპირატორული ცენტრალური დამბლით. მოწამვლა შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა გზით, მათ შორის კანთან კონტაქტით, ორალური გადაყლაპვით, ინჰალაციით, ინექციით და ლორწოვან გარსებთან კონტაქტით. ციანიდის მცირე რაოდენობით ზემოქმედებაც კი შეიძლება სიცოცხლისთვის საშიში იყოს.

Გავლენა გარემოზე

ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლები, თუ სათანადოდ არ დამუშავდება და წყლის ობიექტებში არ ჩაედინება, შეიძლება დამანგრეველი გავლენა იქონიოს წყლის ორგანიზმებზე. წყლის ორგანიზმები უკიდურესად მგრძნობიარენი არიან ციანიდის მიმართ. დაბალი კონცენტრაციითაც კი, ციანიდს შეუძლია დაარღვიოს თევზების, უხერხემლოების და სხვა წყლის სახეობების ნორმალური ფიზიოლოგიური ფუნქციები, რაც იწვევს ზრდის შენელებას, რეპროდუქციულ პრობლემებს და საბოლოოდ სიკვდილს. ამან, თავის მხრივ, შეიძლება დაარღვიოს მთელი წყლის ეკოსისტემა, რაც გავლენას ახდენს კვებით ჯაჭვებსა და ბიომრავალფეროვნებაზე.

ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების დამუშავების პროცესები

მაღალი კონცენტრაციის ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების გამწმენდი: ციანიდების აღდგენა

მაღალი კონცენტრაციის ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლებისთვის ხშირად გამოიყენება ციანიდების აღდგენის მეთოდი. ეს მიდგომა მიზნად ისახავს ძვირფასი ციანიდების ამოღებას და გადამუშავებას ჩამდინარე წყლებიდან. ერთ-ერთი გავრცელებული ტექნიკაა გამხსნელით ექსტრაქცია. გამხსნელით ექსტრაქციის დროს, შესაფერისი ორგანული გამხსნელი გამოიყენება ციანიდის ნაერთების შერჩევითი ამოსაღებად ჩამდინარე წყლების წყლიანი ფაზიდან. ციანიდით დატვირთული ორგანული ფაზის შემდგომი დამუშავება შესაძლებელია სუფთა ციანიდების აღსადგენად. ამ მეთოდს აქვს უპირატესობა არა მხოლოდ იმაში, რომ ამცირებს გარემოზე ზემოქმედებას ჩამდინარე წყლებიდან ციანიდის ამოღებით, არამედ ასევე აღადგენს პოტენციურად ღირებულ ქიმიურ რესურსს. თუმცა, ის მოითხოვს გამხსნელების ფრთხილად შერჩევას და ოპერაციული პირობების მკაცრ კონტროლს, რათა უზრუნველყოფილი იყოს მაღალი ეფექტურობის ექსტრაქცია და მინიმუმამდე იქნას დაყვანილი გამხსნელების დანაკარგები.

დაბალი კონცენტრაციის ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების დამუშავება: ციანიდის განადგურება

დაჟანგვის მეთოდები

1.ქიმიური დაჟანგვა

• პრინციპიქიმიური დაჟანგვის მეთოდები იყენებს ძლიერ დამჟანგავ აგენტებს ციანიდის იონების ნაკლებად ტოქსიკურ ან არატოქსიკურ ნივთიერებებად გარდასაქმნელად. მაგალითად, ქლორზე დაფუძნებულ დამჟანგავ საშუალებებს, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი (NaOCl), შეუძლიათ რეაქციაში შევიდნენ ციანიდის იონებთან. რეაქცია თავდაპირველად ციანიდს (CN-) ციანატად (CNO-) გარდაქმნის, ხოლო შემდგომი დაჟანგვა ციანატს ნახშირორჟანგად (CO2), აზოტად (N2) და სხვა უვნებელ პროდუქტებად დაშლის. საერთო რეაქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

• პირველ ეტაპზე: (CN^ -+OCl^ -\rightarrow CNO^ -+Cl^)

• მეორე ეტაპზე: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\rightarrow 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• უპირატესობებიქიმიური დაჟანგვა შედარებით მარტივი გამოსაყენებელია და შეიძლება ეფექტური იყოს დაბალი კონცენტრაციის ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად. მისი დანერგვა შესაძლებელია არსებულ ჩამდინარე წყლების გამწმენდ ნაგებობებში, გაწმენდის პროცესის გარკვეული მოდიფიკაციებით.

• ნაკლოვანებებიდიდი რაოდენობით დამჟანგავი საშუალებების გამოყენება შეიძლება ძვირი დაჯდეს. გარდა ამისა, თუ რეაქცია სათანადოდ არ გაკონტროლდება, შესაძლოა წარმოიქმნას თანმდევი პროდუქტები, რომლებიც ასევე შეიძლება საზიანო იყოს გარემოსთვის. მაგალითად, ქლორის ჭარბმა გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს დეზინფექციის თანმდევი პროდუქტების, როგორიცაა ტრიჰალომეთანები, წარმოქმნა.

2. ელექტროლიტური დაჟანგვა

• პრინციპიელექტროლიტური დაჟანგვის დროს, ელექტროლიტურ უჯრედში ციანიდის შემცველ ჩამდინარე წყლებში ელექტრული დენი გადის. უჯრედის ანოდი წარმოადგენს დაჟანგვის ადგილს. ციანიდის იონები ანოდის ზედაპირზე იჟანგება. ანოდზე ზოგადი რეაქცია შეიძლება ჩაიწეროს როგორც (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), ხოლო ციანატის შემდგომი დაჟანგვა შეიძლება მოხდეს ნახშირორჟანგისა და აზოტის წარმოქმნით.

• უპირატესობებიეს შედარებით სუფთა დამუშავების მეთოდია, რადგან ელექტროდების გარდა არ შეიცავს დამატებით ქიმიურ ნივთიერებებს. მისი ავტომატიზაცია და ზუსტი კონტროლი შესაძლებელია.

• ნაკლოვანებებითუმცა, როგორც აღვნიშნეთ, ელექტროლიტური დაჟანგვა ძალიან ენერგომოხმარებაა. ელექტროენერგიის უწყვეტი მიწოდების საჭიროება დამუშავების ხარჯებს შედარებით მაღალს ხდის. გარდა ამისა, ელექტროდებმა შეიძლება დროთა განმავლობაში კოროზია განიცადონ, რაც რეგულარულ მოვლა-პატრონობას და შეცვლას მოითხოვს.

ბიოლოგიური მკურნალობა

1. პრინციპიციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების ბიოლოგიური დამუშავება ეფუძნება მიკროორგანიზმებს, რომლებსაც შეუძლიათ ციანიდის მეტაბოლიზება ნახშირბადის ან აზოტის წყაროს სახით. ზოგიერთ ბაქტერიას და სოკოს აქვს ციანიდის დაშლის უნარი ფერმენტული რეაქციების გზით. მაგალითად, ციანიდის დამშლელ გარკვეულ ბაქტერიებს შეუძლიათ ციანიდის ამიაკად გარდაქმნა და ფერმენტული ეტაპების სერიის მეშვეობით ფორმირება. შემდეგ ამიაკის შემდგომი ნიტრიფიცირება შესაძლებელია დამუშავების სისტემაში არსებული სხვა მიკროორგანიზმების მიერ.

2. უპირატესობებიბიოლოგიური დამუშავება, როგორც წესი, უფრო ეკოლოგიურად სუფთაა, რადგან ის არ გულისხმობს დიდი რაოდენობით ქიმიკატების გამოყენებას. ის შეიძლება ეკონომიურად ეფექტური იყოს ციანიდის დაბალი კონცენტრაციის შემცველი ჩამდინარე წყლების გრძელვადიან პერსპექტივაში გასაწმენდად, განსაკუთრებით იმ შემთხვევებში, როდესაც არსებობს შესაბამისი მიკრობული კონსორციუმი.

3. ნაკლოვანებებითუმცა, ბიოლოგიური გაწმენდა ძალიან მგრძნობიარეა ჩამდინარე წყლების შემადგენლობის, ტემპერატურისა და pH-ის ცვლილებების მიმართ. ამ პარამეტრების უეცარმა ცვლილებებმა შეიძლება შეაფერხოს ციანიდის დამშლელი მიკროორგანიზმების ზრდა და აქტივობა, რაც იწვევს დამუშავების ეფექტურობის შემცირებას. ის ასევე მოითხოვს შედარებით ხანგრძლივ დამუშავების დროს ზოგიერთ ქიმიურ მეთოდთან შედარებით.

ციანიდის რეგენერაციისა და აღდგენის მეთოდი

1. პრინციპიეს მეთოდი მაღალი კონცენტრაციის ჩამდინარე წყლების აღდგენის მეთოდის მსგავსია, თუმცა მისი გამოყენება დაბალი კონცენტრაციის ზოგიერთ შემთხვევაშიც შეიძლება. ის ფოკუსირებულია ჩამდინარე წყლიდან ციანიდის აღდგენასა და გადამუშავებაზე. ერთ-ერთი მიდგომაა იონგაცვლითი ფისების გამოყენება. ჩამდინარე წყლებში არსებული ციანიდის იონების ადსორბცია შესაძლებელია ფისის ზედაპირზე. შემდეგ, შესაფერისი ელუენტის გამოყენებით, შესაძლებელია ციანიდის ფისიდან დისორბცია და აღდგენა.

2. უპირატესობებიციანიდის გადამუშავებით შესაძლებელია სამრეწველო პროცესებში ციანიდის საერთო მოხმარების შემცირება. ამას არა მხოლოდ ეკონომიკური სარგებელი მოაქვს, არამედ ამცირებს ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების განადგურებასთან დაკავშირებულ გარემოზე ზემოქმედებას.

3. ნაკლოვანებებიიონგაცვლითი ფისები ფრთხილად უნდა შეირჩეს და მოვლილი იყოს. რეგენერაციის პროცესი შეიძლება მოითხოვდეს დამატებითი ქიმიკატების გამოყენებას და არსებობს ფისის დაბინძურების რისკი, რამაც შეიძლება შეამციროს ციანიდის აღდგენის პროცესის ეფექტურობა.

დასკვნა

ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლები სერიოზულ საფრთხეს წარმოადგენს გარემოსა და ჯანმრთელობისთვის. ტოქსიკურობის მექანიზმების გაგება და შესაბამისი გამწმენდი პროცესების განხორციელება უმნიშვნელოვანესია. თითოეულ გამწმენდ მეთოდს, იქნება ეს მაღალი თუ დაბალი კონცენტრაციის ჩამდინარე წყლებისთვის, აქვს თავისი უპირატესობები და ნაკლოვანებები. გამწმენდი მეთოდის არჩევანი დამოკიდებულია სხვადასხვა ფაქტორზე, როგორიცაა ციანიდის საწყისი კონცენტრაცია, საჭირო გამწმენდი ეფექტიანობა, ეკონომიურობა და გარემოზე ზემოქმედება. მომავალში საჭიროა მეტი კვლევა და განვითარება არსებული გამწმენდი პროცესების გასაუმჯობესებლად და ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების გამწმენდი ახალი, უფრო ეფექტური და ეკონომიურად ეფექტური მეთოდების შესამუშავებლად, რათა უზრუნველყოფილი იყოს უფრო სუფთა და უსაფრთხო გარემო.