Ағынды судағы бос цианидті (CN−) кетіру үшін белсендірілген көмірді пайдалану

кіріспе

Өнеркәсіптік ағынды суларда көбінесе әртүрлі улы заттар болады, олардың ішінде бос цианид (CN−) жоғары уыттылығына байланысты ерекше алаңдаушылық тудырады. Тіпті аз мөлшерде болса да, цианид өлімге әкелуі мүмкін, бұл құрамындағы ағынды суларды тазартуды маңызды экологиялық мәселеге айналдырады. Цианид бар ағынды сулардың ағызылуын бақылау үшін қатаң ережелер қолданылады, олар тек стандартты талаптарға сай болуды ғана емес, сонымен қатар қалдықтар мен зауыт ағынды суларынан мүмкіндігінше көп цианид алуды да мақсат етеді. Белсендірілген көмір ағынды сулардан бос цианидті кетіру үшін перспективалы материал ретінде пайда болды, және бұл мақалада оның қолданылуы, механизмдері және әсер етуші факторлары егжей-тегжейлі қарастырылады.

Ағынды сулардағы цианидтің көздері

Ағынды сулардағы жоғары концентрациялы цианид негізінен электропландау, цианид негізіндегі алтынды алу, кокс және домна пештеріндегі газды жуу және салқындату сулары, сондай-ақ кейбір химиялық, минералды өңдеу, синтетикалық каучук, талшық және бояу өнеркәсібі сияқты өндірістік процестерден алынады. Бұл ағынды сулардағы цианид концентрациясы 1 - 180 мг/л немесе одан да жоғары болуы мүмкін.

Бос цианидті жоюдағы белсендірілген көмірдің механизмдері

Физикалық адсорбция

Белсендірілген көмірдің жоғары дамыған микрокеуекті құрылымы және үлкен меншікті беткі ауданы бар, әдетте 500-ден 3000 м²/г-ға дейін. Бұл физикалық құрылым оған күшті физикалық адсорбция мүмкіндіктерін береді. Ағынды сулардағы цианид иондары ван-дер-Ваальс күштері арқылы белсендірілген көмірдің бетіне адсорбциялануы мүмкін . Үлкен беткі аудан көптеген адсорбциялық орындарды қамтамасыз етеді, бұл бос цианидті тиімді ұстауға мүмкіндік береді.

Химиялық адсорбция және каталитикалық тотығу

Физикалық адсорбциядан басқа белсендірілген көмір химиялық реакцияларға да қатыса алады. Ағынды судағы белсендірілген көмір оттегі мен суды сіңіргенде, оның бетінде сутегі асқын тотығын (H₂O₂) түзе алады, белсендірілген көмірдің өзі катализатор ретінде әрекет етеді. Мыс тұздары болған жағдайда түзілген H₂O₂ цианидті тотықтырып, ыдыратуы мүмкін. Реакция механизмі келесідей:

1. H₂O₂ түзілуі: оттегі мен су H₂O₂ түзу үшін белсендірілген көмір бетіне адсорбцияланады.

2. Цианидтің тотығуы: Цианид мыс тұздарының каталитикалық әсерінен H₂O₂ арқылы тотығады, нәтижесінде цианид аз зиянды заттарға ыдырайды.

Белсендірілген көмірді кетіру тиімділігіне әсер ететін факторлар

Цианидтің бастапқы концентрациясы

Ағынды судағы бос цианидтің бастапқы концентрациясы неғұрлым жоғары болса, адсорбцияның қозғаушы күші соғұрлым жоғары болады. Алайда, белсендірілген көмірдің адсорбциялық қабілеті шектеулі болғандықтан, бастапқы концентрация белгілі бір мәннен асқанда, жою тиімділігі пропорционалды түрде артпауы мүмкін. Кейбір зерттеулерде цианидтің бастапқы концентрациясының жоғарылауымен белсендірілген көмірдің масса бірлігіне адсорбцияланған цианид мөлшері алдымен артып, содан кейін оның деңгейі төмендейтіні анықталды.

рН мәні

Ағынды судың рН мәні цианидтің белсендірілген көмірмен адсорбциясына айтарлықтай әсер етеді. Әдетте, қышқылдық жағдайда цианид үшін белсендірілген көмірдің адсорбциялық қабілеті салыстырмалы түрде төмен. РН мәні жоғарылаған сайын адсорбциялық қабілеттілік біртіндеп артады. рН сілтілі диапазонда, әсіресе 11-ден жоғары болғанда. цианидті кетіру жылдамдығы кейбір жағдайларда 95 минут ішінде 30%-дан астамға жетуі мүмкін. Себебі ерітіндідегі цианидтің специфицирленуі рН өзгереді, ал цианид иондарының формасы сілтілі жағдайларда белсендірілген көмірде адсорбцияға қолайлырақ болады.

температура

Цианидтің белсендірілген көмірмен адсорбциясы экзотермиялық процесс. Температура жоғарылаған сайын адсорбциялық қабілеттілік әдетте төмендейді. Мысалы, мыс – сіңдірілген белсендірілген көмір жағдайында цианид ерітіндісімен араласқанда цианидтің адсорбциялық әсері температураның жоғарылауымен төмендейді. Өйткені температураның жоғарылауы белсендірілген көмірдің бетінен адсорбцияланған заттардың десорбциясына ықпал етеді.

Араластыру уақыты

Ағынды судағы цианидтің белсендірілген көмірмен жеткілікті түрде жанасуын қамтамасыз ету үшін араластыру уақыты жеткілікті. Бастапқы кезеңде араластыру уақыты ұлғайған сайын цианидті кетіру жылдамдығы тез артады. Бірақ белгілі бір уақытқа жеткеннен кейін кетіру жылдамдығы тұрақтандыруға бейім, бұл адсорбция процесінің тепе-теңдікке жеткенін көрсетеді.

Құрамында ағынды су бар цианидті тазартудағы белсендірілген көмірді қолдану

Алтын өндіру өнеркәсібінде

Алтын өндіруде, әсіресе цианид негізіндегі алтынды алу процестерінде, құрамында цианид бар ағынды сулардың көп мөлшері түзіледі. Бұл ағынды судан бос цианидті жою үшін белсендірілген көмірді пайдалануға болады. Цианидтерді кетіруден басқа, белсендірілген көмір ағынды суларда алтын – цианидті кешендерді (Au(CN)₂⁻ сияқты) сіңіре алады. Адсорбцияланған алтын – цианидті кешендерді одан әрі өңдеу арқылы алтынды қалпына келтіруге болады, бұл қоршаған ортаны қорғауға да, ресурстарды қалпына келтіруге де қол жеткізеді.

Электрлік қаптау өнеркәсібінде

Қалыптау зауыттары қаптау процесінде цианидті – құрамында ерітінділерді жиі пайдаланады, нәтижесінде цианидпен ластанған ағынды сулар пайда болады. Белсендірілген көмірді тазарту ағынды сулардағы цианидтердің құрамын ағызу стандарттарына сәйкес тиімді түрде азайтады. Кейбір дәстүрлі емдеу әдістерімен, мысалы, сілтілі хлорлаумен салыстырғанда, белсендірілген көмірмен өңдеудің қайталама ластануы аз және ресурстарды қалпына келтіру әлеуеті артықшылығы бар.

Басқа емдеу әдістерімен салыстыру

Сілтілік хлорлау

Сілтілік хлорлау - ағынды сулардағы цианидтерді жоюдың салыстырмалы түрде жетілген әдісі . Цианидті улы емес көмірқышқыл газына (CO₂) және азотқа (N₂) тотықтыру үшін құрамында хлор бар заттарды, мысалы, хлор газын, сұйық хлорды немесе ағартқыш ұнтақты пайдаланады. Дегенмен, бұл әдіс зиянды қосымша өнімдерді тудыруы мүмкін, ал жұмыс процесі хлордың мөлшерін және реакция жағдайларын қатаң бақылауды талап етеді. Керісінше, белсендірілген көмірді өңдеу цианидті селективті түрде адсорбциялау және құнды металдарды қалпына келтіру мүмкіндігі бар экологиялық таза нұсқа болып табылады.

Сутегі асқын тотығы

Сутегі асқын тотығының тотығуын ағынды сулардағы цианид концентрациясын төмендету үшін де қолдануға болады. Ол цианидті уыттылық деңгейіне дейін тотықтыра алады. Дегенмен, сутегі асқын тотығы қымбат реагент болып табылады және процесс реагенттерді үздіксіз қосуды талап етуі мүмкін, бұл өңдеу құнын арттырады. Ал белсендірілген көмір, керісінше, дұрыс таңдалған және пайдаланылғаннан кейін салыстырмалы түрде тұрақты өнімділікке ие болады және оны қалпына келтіру шығындарды азайту үшін де қарастырылуы мүмкін.

Болашақ даму

Модификацияланған белсендірілген көмірдің дамуы

Бос цианидті жоюдағы белсендірілген көмірдің тиімділігін одан әрі арттыру үшін модификацияланған белсендірілген көмірге зерттеулер жүргізілуде. Мысалы, белсендірілген көмірді әртүрлі металдармен (мыс, темір және т.б.) сіңдіру оның цианид үшін каталитикалық тотығу қабілетін арттыруы мүмкін. Әртүрлі металл жүктелген белсендірілген көмірлерді тазартудың жақсы әсерлеріне қол жеткізу үшін ағынды сулардың ерекше сипаттамаларына сәйкес оңтайландыруға болады.

Біріктірілген емдеу процестері

Белсендірілген көмірді өңдеуді басқа тазарту әдістерімен біріктіру де үрдіс болып табылады. Мысалы, белсендірілген көмірді адсорбциялауды биологиялық тазартумен біріктіру алдымен ағынды сулардағы жоғары концентрациялы цианидті биологиялық тазартуға қолайлы деңгейге дейін төмендету үшін белсендірілген көмірді пайдалануға, содан кейін қалған цианидпен байланысты заттарды одан әрі ыдырату және жою үшін микроорганизмдерді пайдалануға болады. Бұл біріктірілген процесс әртүрлі тазарту әдістерінің артықшылықтарын пайдаланып, ағынды суларды тиімдірек және кешенді тазартуға қол жеткізе алады.

қорытынды

Ағынды сулардан бос цианидті (CN−) кетіруде белсендірілген көмір үлкен әлеует көрсетеді. Физикалық адсорбция және химиялық реакциялар арқылы ол ағынды сулардағы цианид құрамын тиімді түрде азайта алады, қоршаған ортаны ағызу стандарттарына сәйкес келеді және тіпті кейбір жағдайларда ресурстарды қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Белсендірілген көмірді модификациялау және аралас тазарту процестері бойынша зерттеулердің үздіксіз дамуымен адсорбция тиімділігін одан әрі оңтайландыру және шығындарды азайту сияқты әлі де жетілдіруді қажет ететін кейбір салалар бар болса да, белсендірілген көмір болашақта құрамында цианид бар ағынды суларды тазартуда барған сайын маңызды рөл атқаратын болады.