Labai toksiškų cianido turinčių atliekų skysčių apdorojimas

Cianidą turinčios atliekos yra itin toksiškos ir kelia rimtą grėsmę žmonių sveikatai ir ekologinei aplinkai. Todėl tinkamas tokių atliekų tvarkymas yra nepaprastai svarbus. Šiame straipsnyje bus pristatyti keli įprasti labai toksiškų atliekų tvarkymo metodai. Cianidas - kuriose yra skystų atliekų.

1. Cheminės oksidacijos metodai

1.1 Šarminio chlorinimo metodas

• PrincipasŠarminėje aplinkoje į cianido turinčias atliekas pridedama stiprių oksidatorių, tokių kaip chloro dujos, natrio hipochloritas arba kalcio hipochloritas. Hipochlorito jonai reaguoja su cianido jonais dviem etapais. Pirmiausia cianidas oksiduojamas į cianatą, o po to toliau oksiduojamas į netoksiškas medžiagas, tokias kaip anglies dioksidas ir azoto dujos.

• Proceso eiga:

• 
  

• pH reguliavimasPradėkite į cianido turintį atliekų skystį įpildami natrio hidroksido, kad pH vertė būtų tarp 10–11.

• 
  

• Oksidatoriaus pridėjimasLėtai įpilkite reikiamą kiekį pasirinkto oksidatoriaus, pvz., natrio hipochlorito tirpalo. Reikalingas oksidatoriaus kiekis priklauso nuo cianido koncentracijos atliekose. Pilant nuolat maišykite, kad mišinys būtų tolygiai sumaišytas.

• 
  

• Reakcija ir stebėsenaLeiskite reakcijai vykti kelias valandas ir nuolat tikrinkite cianido koncentraciją atliekose. Įprasti stebėjimo metodai apima cianidui būdingų elektrodų naudojimą arba kolorimetrinius metodus.

• 
  

• Neutralizavimas ir iškrovimasKai reakcija pasibaigia ir cianido koncentracija atitinka išleidimo standartą (daugelyje regionų paprastai mažesnė nei 0.5 mg/l), nuotekų skysčio pH sureguliuokite iki neutralaus diapazono (pH = 6–9) tinkama rūgštimi, pvz., sieros rūgštimi, ir tada jas išleiskite.

1.2 Vandenilio peroksido oksidacijos metodas

• PrincipasVandenilio peroksidas yra stiprus oksidatorius. Esant katalizatoriui, tokiam kaip vario jonai, jis gali oksiduoti cianido jonus atliekose, paversdamas cianidą netoksišku azotu ir anglies dioksidu.

• Proceso eiga:

• 
  

• pH reguliavimasCianidą turinčių atliekų pH vertė turi būti pakeista iki rūgštinio diapazono, paprastai maždaug 3–5, nes vandenilio peroksido oksidacijos reakcija su cianidu yra efektyvesnė rūgštinėje aplinkoje.

• 
  

• Katalizatoriaus ir vandenilio peroksido pridėjimasĮ panaudotą skystį įpilkite nedidelį kiekį katalizatoriaus, pavyzdžiui, vario sulfato, ir palaipsniui pilkite vandenilio peroksido tirpalą. Pridėto vandenilio peroksido kiekis turi būti pakankamas, kad cianidas visiškai oksiduotųsi. Kadangi reakcija yra egzoterminė, atkreipkite dėmesį į reakcijos temperatūros kontrolę, kad išvengtumėte perkaitimo.

• 
  

• Reakcija ir atskyrimasBaigus pildyti, leiskite reakcijai kurį laiką vykti. Tada atlikite kietosios ir skystosios medžiagos atskyrimą, pavyzdžiui, nusodinimu arba filtravimu, kad pašalintumėte visas nusodintas medžiagas, pvz., metalų hidroksidus, jei atliekose yra sunkiųjų metalų jonų.

• 
  

• Po gydymoApdorotas supernatantas gali būti toliau apdorojamas kitais metodais, pvz., adsorbcija arba membraniniu atskyrimu, siekiant užtikrinti, kad galutinė nuotekų kokybė atitiktų atitinkamus standartus.

1.3 Ozono oksidacijos metodas

• PrincipasOzonas yra stiprus oksidatorius, turintis didelį oksidacijos potencialą. Patekęs į cianido turinčias atliekas, jis tiesiogiai reaguoja su cianido jonais, oksiduodamas juos iki netoksiškų medžiagų, tokių kaip karbonatas ir azotas. Reakcijos mechanizmas yra sudėtingas ir gali apimti tarpinius produktus. Metalų jonų katalizatorių, tokių kaip vario ir magnio jonai, buvimas gali pagreitinti reakcijos greitį.

• Proceso eiga:

• 
  

• Skystų atliekų išankstinis apdorojimasPirmiausia, filtravimo arba nusodinimo būdu pašalinkite stambias priemaišas ir suspenduotas kietąsias daleles iš cianido turinčio atliekų skysčio. Tai apsaugo nuo ozono gamybos įrangos užsikimšimo ir užtikrina sklandžią reakciją.

• 
  

• Ozono susidarymas ir įvedimasOzono generatoriumi gaminamos ozono dujos, kurios vėliau per dujų paskirstymo įrenginį tiekiamos į nuotekų skystį. Įleidžiamo ozono kiekį reikia reguliuoti atsižvelgiant į cianido koncentraciją ir nuotekų skysčio tūrį.

• 
  

• Reakcija ir stebėsenaReakcija vykdoma uždaroje reakcijos talpykloje tam tikrą laiką. Reakcijos metu realiuoju laiku stebėkite cianido koncentraciją atliekose. Reakcijos laikas paprastai yra trumpesnis nei kai kurių kitų oksidacijos metodų, tačiau jis vis tiek priklauso nuo konkrečių atliekų skysčio sąlygų.

• 
  

• Nuotekų valymasPo reakcijos apdorotas nuotekų skystis gali reikalauti papildomo apdorojimo, pavyzdžiui, pH vertės sureguliavimo ir likusių su ozonu susijusių šalutinių produktų pašalinimo, kad būtų laikomasi išleidimo standartų.

2. Fizikiniai-cheminiai metodai

2.1 Jonų mainų metodas

• PrincipasNaudojamos specialios jonų mainų dervos. Šios dervos turi funkcines grupes, kurios gali selektyviai adsorbuoti cianido jonus arba metalo ir cianido kompleksus nuotekų skystyje. Pavyzdžiui, kai kurios anijonų mainų dervos gali pakeisti savo anijonus cianido jonais tirpale.

• Proceso eiga:

• 
  

• Dervos parinkimas ir paruošimasPasirinkite tinkamą jonų mainų dervą pagal cianido turinčio atliekų skysčio savybes, pvz., esančių metalo ir cianido kompleksų tipą. Iš anksto apdorokite dervą, nuplaudami ją rūgščių ir šarmų tirpalais, kad aktyvuotumėte jos mainų funkciją.

• 
  

• Stulpelių pakavimasĮ jonų mainų kolonėlę supilkite iš anksto apdorotą dervą.

• 
  

• Atliekų skysčių praleidimasLėtai perleiskite cianido turintį skystį per jonų mainų kolonėlę. Kontroliuokite srauto greitį, kad būtų užtikrintas pakankamas skysčio ir dervos sąlyčio laikas.

• 
  

• Dervos regeneracijaKai derva adsorbuoja tam tikrą kiekį cianido, ją reikia regeneruoti. Regeneracijos procesas paprastai apima regeneravimo tirpalo, pvz., stiprios rūgšties arba stiprios bazės tirpalo, naudojimą adsorbuotiems cianido jonams iš dervos pašalinti. Regeneruotą dervą galima naudoti pakartotinai.

• 
  

• Regeneracinio skysčio apdorojimasRegeneravimo skystis, kuriame yra didelė cianido koncentracija, turi būti toliau apdorojamas, paprastai naudojant cheminio oksidavimo metodai aprašyta aukščiau, siekiant cianidą paversti netoksiškomis medžiagomis.

2.2 Adsorbcijos metodas

• PrincipasAdsorbentai, tokie kaip aktyvuota anglis ir ceolitas, turi didelį specifinį paviršiaus plotą ir stiprų adsorbcijos pajėgumą. Jie gali adsorbuoti cianido jonus ir kitus teršalus iš atliekų skysčio fizinės adsorbcijos būdu, pvz., van der Valso jėgų, ir cheminės adsorbcijos būdu, pvz., sudarydami cheminius ryšius su paviršiaus funkcinėmis grupėmis. Aktyvuota anglis yra ypač plačiai naudojama dėl didelio įvairių medžiagų adsorbcijos efektyvumo.

• Proceso eiga:

• 
  

• Adsorbentų parinkimas ir išankstinis apdorojimasPasirinkite tinkamą adsorbentą pagal atliekų skysčio pobūdį. Pavyzdžiui, granuliuota aktyvuota anglis dažnai naudojama didelio masto valymui, o miltelių pavidalo aktyvuota anglis gali būti tinkamesnė kai kuriems mažo masto arba didelio tikslumo valymams. Adsorbentą reikia iš anksto apdorojant nuplauti ir išdžiovinti, kad būtų pašalintos priemaišos.

• 
  

• Adsorbcijos procesasĮ cianido turintį nuotekų skystį įpilkite adsorbento ir nuolat maišykite, kad padidėtų adsorbento ir nuotekų skysčio sąlyčio plotas. Adsorbcijos laikas priklauso nuo cianido koncentracijos ir adsorbento tipo, paprastai svyruoja nuo kelių minučių iki kelių valandų.

• 
  

• AtskyrimasKai adsorbcija bus baigta, adsorbentą nuo skysčio atskirkite naudodami tokius metodus kaip filtravimas arba nusodinimas.

• 
  

• Adsorbento regeneracijaPanašiai kaip jonų mainų derva, panaudotas adsorbentas gali būti regeneruojamas. Aktyvuotos anglies regeneravimo metodai apima terminę regeneraciją (aktyvuotos anglies kaitinimą iki aukštos temperatūros, siekiant desorbuoti adsorbuotas medžiagas) ir cheminę regeneraciją (cheminių reagentų naudojimą reaguojant su adsorbuotomis medžiagomis).

3. Biologinio valymo metodai

• PrincipasKai kurie mikroorganizmai geba skaidyti cianidą. Šie mikroorganizmai tam tikromis aplinkos sąlygomis naudoja cianidą kaip anglies, azoto ar energijos šaltinį. Pavyzdžiui, kai kurios bakterijos gali paversti cianidą mažiau toksiškomis medžiagomis, tokiomis kaip amoniakas ir anglies dioksidas, per fermentinių reakcijų seriją. Visas procesas apima mikroorganizmų metabolizmą, o skirtingi mikroorganizmai gali turėti skirtingus cianido skaidymo metabolinius kelius.

• Proceso eiga:

• 
  

• Mikroorganizmų atranka ir kultivavimasPasirinkite tinkamus cianidą skaidančius mikroorganizmus, kuriuos galima išskirti iš natūralios aplinkos, tokios kaip dirvožemis ar nuotekų valymo įrenginiai. Šiuos mikroorganizmus kultivuokite laboratorijoje, kad gautumėte pakankamą mikrobų inokuliato kiekį. Kultivavimo terpėje turėtų būti tinkamų maistinių medžiagų mikroorganizmų augimui skatinti.

• 
  

• Reaktoriaus sąrankaSukurkite biologinio valymo reaktorių, pvz., aktyvuoto dumblo reaktorių arba bioplėvelės reaktorių. Aktyvuoto dumblo reaktoriuje mikroorganizmai yra suspenduotos būsenos atliekų skystyje, o bioplėvelės reaktoriuje mikroorganizmai prisitvirtina prie kieto atraminio paviršiaus ir sudaro bioplėvelę.

• 
  

• Atliekų skysčių apdorojimasĮ biologinio valymo reaktorių įpilkite cianido turinčias atliekas. Kontroliuokite reaktoriaus aplinkos sąlygas, įskaitant temperatūrą (paprastai apie 25–35 °C), pH (paprastai apie 7–8) ir ištirpusio deguonies kiekį, kad būtų sukurta tinkama mikroorganizmų gyvenimo aplinka.

• 
  

• Stebėjimas ir kontrolėValymo proceso metu nuolat stebėti cianido koncentraciją ir kitus svarbius parametrus nuotekų skystyje. Atsižvelgiant į stebėsenos rezultatus, nedelsiant pakoreguoti reaktoriaus veikimo sąlygas, kad būtų užtikrintas stabilus biologinio valymo sistemos veikimas.

• 
  

• Nuotekų valymasPo biologinio valymo nuotekose vis dar gali būti mikroorganizmų ir nedidelis kiekis organinių medžiagų. Norint atitikti išleidimo standartus, gali prireikti tolesnio valymo, pavyzdžiui, dezinfekavimo (naudojant tokius metodus kaip ultravioletinė spinduliuotė arba dezinfekavimo priemonių pridėjimas) ir filtravimo.

4. Gydymo aspektai

• Visų pirma saugumasCianido turinčios atliekos yra labai toksiškos, todėl visos apdorojimo operacijos turėtų būti atliekamos gerai vėdinamoje patalpoje, geriausia traukos spintoje. Operatoriai privalo dėvėti tinkamas asmenines apsaugos priemones, įskaitant dujoms nepralaidžias pirštines, apsauginius akinius ir kvėpavimo takų apsaugos priemones.

• Tikslus koncentracijos nustatymasPrieš valymą tiksliai išmatuokite cianido koncentraciją nuotekose. Tai labai svarbu norint pasirinkti tinkamą valymo metodą ir nustatyti apdorojimo medžiagų dozę.

• Kombinuotas gydymasDaugeliu atvejų vieno valymo metodo gali nepakakti, kad būtų visiškai įvykdyti išleidimo standartai. Todėl apsvarstykite galimybę naudoti kombinuotus valymo metodus. Pavyzdžiui, cheminio oksidavimo ir biologinio valymo derinys dažnai gali duoti geresnių valymo rezultatų.

• Poveikio aplinkaiRenkantis valymo metodus ir priemones, atsižvelkite į jų galimą poveikį aplinkai. Rinkitės aplinkai nekenksmingus metodus ir priemones, kurios sukelia mažiau antrinės taršos.

• Reglamentų laikymasisUžtikrinti, kad valymo procesas ir galutinė nuotekų kokybė atitiktų atitinkamus nacionalinius ir vietos aplinkos apsaugos reglamentus. Reguliariai stebėti valymo rezultatus ir teikti ataskaitas atitinkamiems aplinkos apsaugos departamentams.

Apibendrinant galima teigti, kad labai toksiškų cianido turinčių atliekų skysčių valymas reikalauja visapusiško įvairių veiksnių įvertinimo. Pasirinkdami tinkamą valymo metodą ir griežtai laikydamiesi darbo procedūrų, galime veiksmingai sumažinti cianido turinčių atliekų skysčių toksiškumą ir apsaugoti aplinką bei žmonių sveikatą.