Користење на активен јаглен за отстранување на слободниот цијанид (CN−) во отпадните води

Вовед

Индустриските отпадни води често содржат разни токсични супстанции, меѓу кои Бесплатен цијанид (CN−) е од особена важност поради неговата висока токсичност. Дури и во мали дози, цијанид може да биде смртоносен, што го прави третманот на отпадните води што ги содржат критично еколошки проблем. Воспоставени се строги прописи за контрола на испуштањето на отпадни води што содржат цијанид, со цел не само да се исполнат стандардните барања, туку и да се обнови што е можно повеќе цијанид од јаловината и фабричките отпадни води. Активниот јаглен се појави како ветувачки материјал за отстранување на слободниот цијанид од отпадните води, а овој напис детално ќе ги истражи неговите примени, механизми и фактори на влијание.

Извори на цијанид во отпадните води

Цијанид со висока концентрација во отпадните води главно доаѓа од индустриски процеси како што се галванизација, екстракција на злато на база на цијанид, перење со гас и вода за ладење во коксни печки и високи печки, како и некои хемиски индустрии, индустрии за преработка на минерали, синтетичка гума, влакна и бои. Концентрацијата на цијанид во овие отпадни води може да се движи од 1 до 180 mg/L или дури и повисока.

Механизми на активен јаглен во отстранување на слободен цијанид

Физичка адсорпција

Активниот јаглен има високо развиена микропорозна структура и голема специфична површина, обично од 500 до 3000 m²/g. Оваа физичка структура му овозможува силни физички адсорпциски способности. Цијанидните јони во отпадните води можат да се адсорбираат на површината на активниот јаглен преку ван дер Валсовите сили. Големата површина обезбедува бројни места за адсорпција, овозможувајќи ефикасно зафаќање на слободниот цијанид.

Хемиска адсорпција и каталитичка оксидација

Покрај физичката адсорпција, активниот јаглен може да учествува и во хемиски реакции. Кога активниот јаглен адсорбира кислород и вода во отпадните води, тој може да генерира водород пероксид (H₂O₂) на својата површина, при што самиот активен јаглен делува како катализатор. Во присуство на бакарни соли, генерираниот H₂O₂ може да оксидира и разгради цијанид. Механизмот на реакцијата е како што следува:

1. Генерирање на H₂O₂: Кислородот и водата се адсорбираат на површината на активниот јаглен за да се формира H₂O₂.

2. Оксидација на цијанид: Цијанидот се оксидира со H₂O₂ под каталитичко дејство на бакарни соли, што резултира со распаѓање на цијанидот во помалку штетни супстанции.

Фактори што влијаат на ефикасноста на отстранување на активен јаглен

Почетна концентрација на цијанид

Колку е поголема почетната концентрација на слободен цијанид во отпадните води, толку е поголема движечката сила за адсорпција. Меѓутоа, бидејќи капацитетот на адсорпција на активниот јаглен е ограничен, кога почетната концентрација надминува одредена вредност, ефикасноста на отстранување може да не се зголеми пропорционално. Во некои студии, откриено е дека со зголемување на почетната концентрација на цијанид, количината на адсорбиран цијанид по единица маса на активен јаглен прво се зголемува, а потоа се изедначува.

pH вредност

pH вредноста на отпадните води значително влијае на адсорпцијата на цијанид од страна на активиран јаглен. Општо земено, под кисели услови, капацитетот на адсорпција на активиран јаглен за цијанид е релативно низок. Со зголемувањето на pH вредноста, капацитетот на адсорпција постепено се зголемува. Кога pH вредноста е во алкален опсег, особено над 11, стапката на отстранување на цијанид може да достигне повеќе од 95% во рок од 30 минути во некои случаи. Ова е затоа што видообразбата на цијанид во растворот се менува со pH вредноста, а формата на цијанидни јони е поповолна за адсорпција на активен јаглен под алкални услови.

температура

Адсорпцијата на цијанид од страна на активен јаглен е егзотермен процес. Со зголемувањето на температурата, капацитетот на адсорпција обично се намалува. На пример, во случај на активен јаглен импрегниран со бакар, кога се меша со раствор од цијанид, ефектот на адсорпција на цијанид се намалува со зголемување на температурата. Ова е затоа што зголемувањето на температурата ја поттикнува десорпцијата на адсорбираните супстанции од површината на активен јаглен.

Време на мешање

Соодветно време на мешање е потребно за да се обезбеди цијанидот во отпадните води да има доволен контакт со активниот јаглен. Во почетната фаза, како што се зголемува времето на мешање, брзината на отстранување на цијанидот брзо се зголемува. Меѓутоа, по достигнување на одредено време, брзината на отстранување има тенденција да се стабилизира, што укажува дека процесот на адсорпција достигнал рамнотежа.

Примени на активен јаглен во третман на отпадни води што содржат цијанид

Во индустријата за рударство на злато

Во рударството на злато, особено во процесите на екстракција на злато базирани на цијанид, се генерира голема количина отпадна вода што содржи цијанид. Активниот јаглен може да се користи за отстранување на слободниот цијанид од оваа отпадна вода. Покрај отстранувањето на цијанид, активниот јаглен може да адсорбира и комплекси од злато и цијанид (како што е Au(CN)₂⁻) во отпадните води. Адсорбираните комплекси од злато и цијанид можат дополнително да се преработат за да се добие злато, со што се постигнува и заштита на животната средина и обновување на ресурсите.

Во индустријата за галванизација

Фабриките за галванизација често користат раствори што содржат цијанид во процесот на галванизација, што резултира со отпадни води контаминирани со цијанид. Третманот со активен јаглен може ефикасно да ја намали содржината на цијанид во отпадните води за да се исполнат стандардите за испуштање. Во споредба со некои традиционални методи на третман, како што е алкалното хлорирање, третманот со активен јаглен има предности како што се помалку секундарно загадување и потенцијал за обновување на ресурсите.

Споредба со други методи на лекување

Алкална хлорирање

Алкалното хлорирање е релативно развиен метод за уништување цијаниди во отпадни води. Користи супстанции што содржат хлор, како што се гасен хлор, течен хлор или прашок за белење, за да оксидира цијанид во нетоксичен јаглерод диоксид (CO₂) и азот (N₂). Сепак, овој метод може да произведе штетни нуспроизводи, а процесот на работа бара строга контрола на дозата на хлор и условите на реакција. Спротивно на тоа, третманот со активен јаглен е поеколошка опција со можност за селективно адсорбирање на цијанид и потенцијално обновување на вредни метали.

Оксидација на водород пероксид

Оксидацијата со водород пероксид може да се користи и за намалување на концентрацијата на цијанид во отпадните води. Може да го оксидира цијанидот до пониско ниво на токсичност. Сепак, водород пероксидот е скап реагенс, а процесот може да бара континуирано додавање на реагенси, зголемувајќи ги трошоците за третман. Активниот јаглен, од друга страна, има релативно стабилни перформанси откако ќе се избере и користи правилно, а неговата регенерација може да се земе предвид и за намалување на трошоците.

Идни случувања

Развој на модифициран активен јаглен

За понатамошно подобрување на ефикасноста на активниот јаглен во отстранувањето на слободниот цијанид, се спроведуваат истражувања за модифициран активен јаглен. На пример, импрегнирањето на активниот јаглен со различни метали (како што се бакар, железо итн.) може да ја подобри неговата способност за каталитичка оксидација на цијанид. Различни активни јаглени натоварени со метали можат да се оптимизираат според специфичните карактеристики на отпадните води за да се постигнат подобри ефекти на третман.

Комбинирани процеси на третман

Комбинирањето на третманот со активен јаглен со други методи на третман е исто така тренд. На пример, комбинирањето на адсорпцијата на активен јаглен со биолошки третман прво може да користи активен јаглен за да се намали цијанидот со висока концентрација во отпадните води до ниво кое е посоодветно за биолошки третман, а потоа да се користат микроорганизми за понатамошно разградување и отстранување на преостанатите супстанции поврзани со цијанид. Овој комбиниран процес може да ги искористи предностите на различните методи на третман и да постигне поефикасен и посеопфатен третман. Третман на отпадни води.

Заклучок

Активниот јаглен покажува голем потенцијал во отстранувањето на слободниот цијанид (CN−) од отпадните води. Преку физичка адсорпција и хемиски реакции, тој може ефикасно да ја намали содржината на цијанид во отпадните води, исполнувајќи ги стандардите за испуштање во животната средина, па дури и овозможувајќи обновување на ресурсите во некои случаи. Иако сè уште има некои области што треба да се подобрат, како што е понатамошно оптимизирање на ефикасноста на адсорпцијата и намалување на трошоците, со континуираниот развој на истражувањата за модификација на активниот јаглен и комбинираните процеси на третман, активниот јаглен ќе игра сè поважна улога во третманот на отпадни води што содржат цијанид во иднина.