Elektrolizės oksidacijos procesas natrio cianido nuotekoms valyti

Įvadas

Cianidą turinčios nuotekos, ypač tos, kurios gautos iš Natrio cianidas, yra didelis aplinkosaugos rūpestis. Tokios nuotekos yra labai toksiškos ir daugiausia susidaro iš tokių pramonės šakų kaip galvanizavimas, dujų gamyba, koksavimas, metalurgija, metalo apdirbimas, cheminio pluošto, plastiko, pesticidų ir chemijos pramonė. Vandenyje jos yra nestabilios ir linkusios skilti. Tiek neorganinės, tiek organinės cianidai yra itin nuodingos medžiagos. Pavyzdžiui, mirtina dozė Cianidas žmogaus organizmui yra 0.18 g, o kalio cianido – 0.12 g. Be to, mirtina cianido koncentracija žuvims vandenyje svyruoja nuo 0.04 iki 0.1 mg/l. Todėl skubiai reikalingi veiksmingi gydymo metodai, siekiant sušvelninti žalingą poveikį aplinkai ir žmonių sveikatai.

Cianidą turinčių nuotekų elektrolitinio oksidavimo pagrindai

Geriausios Elektrolizės oksidacijos procesas gydymui Natrio cianido nuotekos Veikia elektros srovės principu, kuris sukelia chemines reakcijas anode ir katode, taip paversdamas nuotekose esantį cianidą mažiau kenksmingomis medžiagomis. Šio proceso metu tiek paprastasis, tiek kompleksinis cianidas nuotekose yra elektrolizuojami.

Anodinės reakcijos

• Paprastam cianiduiPirmojo etapo reakcijos metu anode paprastasis cianidas energingai reaguoja su kitomis nuotekose esančiomis medžiagomis ir sudaro mažiau toksišką junginį. Antrajame etape vyksta dvi reakcijos. Vienoje reakcijoje šis junginys toliau skaidomas į Anglis dioksidas, azotas ir vanduo. Kitos reakcijos metu susidaro amonis.

• Koordinacijos cianidui (pavyzdys – vario turintis kompleksas)Kai koordinacinis cianidas, kaip ir vario turintys kompleksai, pasiekia anodą, jis reaguoja ir sudaro vario jonus bei kitą mažiau toksišką junginį. Kai į elektrolito terpę įpilama valgomosios druskos, vyksta papildomos reakcijos. Chlorido jonai iš druskos oksiduojami ir sudaro besiformuojantį chlorą. Šis besiformuojantis chloras tada reaguoja su cianidu ir kitomis nuotekose esančiomis medžiagomis, suskaidydamas cianido junginius į mažiau kenksmingus produktus, įskaitant anglies dioksidą, azotą ir chlorido jonus.

Katodinės reakcijos

Katode vandenilio jonai įgyja elektronus ir sudaro vandenilio dujas. Cianido kompleksuose, kuriuose yra metalų, pavyzdžiui, su variu, vario jonai įgyja elektronus ir gali nusėsti kaip vario metalas. Tam tikromis sąlygomis vario jonai taip pat gali reaguoti su hidroksido jonais ir sudaryti vario hidroksido nuosėdas.

Svarbiausi elektrolizės oksidacijos proceso aspektai

• Elektrodų medžiagosElektrodų medžiagų pasirinkimas yra labai svarbus. Daugeliu atvejų kaip katodo medžiaga gali būti naudojamas minkštas plienas. Tačiau anodai turi atlaikyti atšiaurias elektrochemines sąlygas. Šiam tikslui puikiai tinka matmenimis stabilūs anodai (DSA), pagaminti iš tauriųjų metalų oksidų ir kuriuos gamina kelios įmonės. Grafitas taip pat gali būti naudojamas kaip anodo medžiaga, tačiau jis turi trūkumą – elektrolizės proceso metu palaipsniui suyra.

• ŠilumaElektrolizės metu išskiriamo skysčio temperatūrą reikia kruopščiai reguliuoti. Paprastai ji turėtų būti palaikoma žemesnė nei 25 °C. Jei temperatūra pakyla per aukštai, chloras, susidaręs oksiduojant pridėtoje druskoje esančius chlorido jonus, išeis prieš jam spėjant reaguoti su cianidu, todėl sumažės cianido skaidymo proceso efektyvumas.

• Chlorido jonų pridėjimasĮ nuotekas įpylus chlorido jonų, galima sustiprinti cianido elektrolizinę oksidaciją. Paprastai pakanka įpilti 1–2 g/l chlorido jonų. Kai kuriais atvejais įrodyta, kad į nuotekas įpylus 25 g/l koncentracijos paprastosios druskos (natrio chlorido), veiksmingai elektroliziškai suskaidant cianidą.

Elektrolizės oksidacijos proceso privalumai

• Didelis efektyvumas didelės koncentracijos nuotekomsElektrolizės oksidacijos procesas yra ypač efektyvus valant didelės koncentracijos cianido turinčias nuotekas, pavyzdžiui, esančias aukso kasyklose. Jis gali žymiai sumažinti cianido koncentraciją nuotekose.

• Reaktyviųjų rūšių generavimas in situElektrolizės metu sistemoje susidaro reaktyviosios medžiagos, tokios kaip besiformuojantis chloras. Tai panaikina poreikį iš išorės pridėti didelių kiekių potencialiai pavojingų ir brangių oksidatorių.

• LankstumasProcesą galima reguliuoti atsižvelgiant į konkrečią nuotekų sudėtį. Valdant tokius parametrus kaip srovės tankis, įtampa ir tam tikrų druskų pridėjimas, elektrolizės oksidacijos procesą galima optimizuoti skirtingų tipų cianido turinčioms nuotekoms, nesvarbu, ar jose yra paprastų, ar sudėtingų cianido junginių.

Išvada

Elektrolizės oksidacijos procesas siūlo perspektyvų sprendimą apdorojimui natrio cianidas nuotekos. Suprasdami chemines reakcijas, vykstančias anode ir katode, kruopščiai parinkdami elektrodų medžiagas, kontroliuodami temperatūrą ir įpildami tinkamą kiekį chlorido jonų, šiuo metodu galima veiksmingai pašalinti cianido taršą iš nuotekų. Pramonei ir toliau ieškant tvaresnių ir efektyvesnių atliekų tvarkymo būdų, elektrolizės oksidacijos procesas greičiausiai bus plačiau taikomas valant cianido turinčias nuotekas. Tačiau vis dar reikia tolesnių tyrimų ir plėtros, siekiant patobulinti procesą, sumažinti sąnaudas ir padidinti jo bendrą efektyvumą bei ekologiškumą.