Контролни услови за реакција при третман на отпадни води со цијанид

Вовед

Отпадните води што содржат цијанид се создаваат од различни индустриски процеси како што се обложување на метал, стврднување на челични куќишта и рафинирање на руда на злато и сребро. Поради високата токсичност на Цијанид, што може да биде смртоносно за живите организми дури и при ниски концентрации, правилниот третман на таквите отпадни води е од најголема важност. Еден од критичните аспекти на ефективно третман на отпадни води со цијанид е прецизна контрола на условите за реакција. Оваа статија ќе истражува во клучните состојби на реакција и како да се контролираат за време на третманот на цијанид - кои содржат отпадни води.

Контрола на pH

Значење во различни процеси на лекување

1. Процес на алкално хлорирање

• Алкалното хлорирање е вообичаен метод за третман на отпадни води со цијанид, а контролата на pH има клучна улога. Реакцијата на третман се јавува во два чекори. Во првата фаза, цијанидот се оксидира до цијанат со натриум хипохлорит или комбинација од гас хлор и натриум хидроксид. Оптималниот опсег на pH за оваа оксидација во првата фаза е типично помеѓу 10 и 11. Ако pH е премногу ниска, станува кисела, реакцијата може да произведе токсичен цијаноген хлорид, што претставува значителна опасност. На пример, кога pH падне под 8. може да се формира овој штетен нус-производ. Од друга страна, ако pH вредноста е превисока, стапката на реакција значително ќе се намали. Високите pH вредности може да влијаат на растворливоста и реактивноста на реактантите, што го прави процесот на оксидација помалку ефикасен.

2. Метод на водород пероксид

• Во третманот на отпадни води со цијанид базиран на водород пероксид, оптималниот опсег на pH обично се наоѓа помеѓу 9 и 11. Во овој метод, водородниот пероксид се распаѓа во присуство на катализатор (како железни соли) за да генерира високо реактивни хидроксилни радикали кои го оксидираат цијанидот. PH во овој опсег го промовира распаѓањето на водород пероксид и формирањето на овие есенцијални радикали. Ако pH вредноста е надвор од овој опсег, распаѓањето на водород пероксид ќе биде инхибирана, намалувајќи ја севкупната ефикасност на оксидација.

3. Процес на биоразградување

• За биоразградување на отпадните води кои содржат цијанид, каде што микроорганизмите го разградуваат цијанидот на безопасни материи, pH вредноста треба да се одржува помеѓу 6.5 и 8.5. Микроорганизмите имаат оптимален опсег на pH за нивните метаболички активности. Ако pH вредноста е премногу кисела или премногу алкална, може да ги денатурира ензимите вклучени во цијанидот - деградирачки метаболички патишта на микроорганизмите. На пример, ако рН падне под 6.5. многу бактерии кои разградуваат цијанид ќе доживеат намалување на нивната стапка на раст и способност за деградирање на цијанид.

Методи за прилагодување на pH

За да се контролира pH вредноста, во отпадната вода се додаваат соодветни кисели или алкални материи. Вообичаените киселини кои се користат вклучуваат сулфурна киселина и хлороводородна киселина, додека обичните алкали се натриум хидроксид и калциум хидроксид. Количината на киселина или алкали што треба да се додаде се пресметува врз основа на почетната pH вредност на отпадната вода и целната pH вредност за специфичниот процес на третман. Прецизното мерење на pH се врши со помош на сензори за pH, а автоматските системи за дозирање може да се користат за прецизно додавање на потребните хемикалии.

За контрола на температурата

Влијание врз стапките на реакција

1. Методи на алкално хлорирање и водород пероксид

• Општо земено, зголемувањето на температурата може да ги забрза стапките на реакција и при алкално хлорирање и третман базиран на водород пероксид. Сепак, температурата треба внимателно да се контролира. При алкално хлорирање, оптималниот температурен опсег е околу 20 - 30°C. Ако температурата е премногу ниска, брзината на реакција ќе биде бавна, што ќе резултира со нецелосна оксидација на цијанидот. На пример, на температури под 15°C, реакцијата помеѓу цијанид и натриум хипохлорит ќе потрае значително подолго време за да се заврши. Од друга страна, ако температурата е превисока, во случај на алкално хлорирање, гасот хлор може да избега од растворот, намалувајќи ја ефективноста на оксидирачкиот агенс. Во методот на водород пероксид, температурите над 35°C може да предизвикаат брзо распаѓање на водород пероксид, што доведува до формирање на кислороден гас наместо саканите хидроксилни радикали за оксидација на цијанид.

2. Процес на биоразградување

• При биоразградување на отпадните води кои содржат цијанид, оптималниот температурен опсег за повеќето микроорганизми кои разградуваат цијанид е 20 - 35°C. Температурите надвор од овој опсег може да имаат значително влијание врз активноста на микроорганизмите. При ниски температури (под 20°C), метаболичката стапка на микроорганизмите се забавува и тие можеби нема да можат ефикасно да го разградат цијанидот. Високите температури (над 35°C) можат да ги оштетат клеточните мембрани и ензимите на микроорганизмите, што доведува до смрт на клетките и губење на нивната способност за деградирање на цијанид.

Техники за регулирање на температурата

За одржување на соодветната температура, може да се инсталираат системи за греење или ладење во реакторите за третман на отпадни води. За греење, може да се користат системи за греење базирани на пареа или електрични грејачи. При ладењето, може да се користат разменувачи на топлина ладени со вода или кондензатори ладени со воздух. Температурата континуирано се следи со помош на температурни сензори, а системите за греење или ладење соодветно се прилагодуваат за да се задржи температурата во оптималниот опсег за процесот на третман.

Контрола на дозирање на оксидант

Одредување на вистинската сума

1.Алкално хлорирање

• При алкално хлорирање, потребната количина на оксидант (натриум хипохлорит или гас хлор) се пресметува врз основа на стехиометрија на реакцијата со цијанид. Во пракса, обично се додава вишок на оксиданс, обично 10 - 20% повеќе од теоретската количина. Ова е за да се обезбеди целосна оксидација на цијанидот, бидејќи може да има други супстанции во отпадните води кои можат да го потрошат оксидантот. Ако дозата на оксидантот е премногу ниска, цијанидот нема целосно да се оксидира, а пречистената отпадна вода сепак може да содржи високи нивоа на токсичен цијанид. Од друга страна, ако дозата е превисока, тоа не само што ги зголемува трошоците за третман, туку може да доведе и до формирање на несакани нуспроизводи, како што се штетните нуспроизводи за дезинфекција кога прекумерниот хлор реагира со други органски материи во отпадните води.

2. Метод на водород пероксид

• Во методот на третман со водород пероксид, оптималната доза на водород пероксид се одредува преку лабораториско тестирање. Дозата зависи од фактори како што се почетната концентрација на цијанид во отпадната вода, присуството на други супстанци кои пречат и видот на користениот катализатор. Слично на алкално хлорирање, недоволната количина на водород пероксид ќе резултира со нецелосна оксидација на цијанид. Сепак, прекумерната количина на водород пероксид може да предизвика распаѓање на генерираните хидроксилни радикали, намалувајќи ја севкупната ефикасност на третманот и зголемувајќи ја цената.

Опрема за контрола на дозирањето

За прецизно контролирање на дозата на оксидантот, најчесто се користат мерни пумпи. Овие пумпи можат прецизно да го испорачаат потребниот волумен на оксидантниот раствор во реакторот за третман на отпадни води. Автоматските контролни системи може да се интегрираат со мерните пумпи, кои ја прилагодуваат дозата врз основа на следење во реално време на концентрацијата на цијанид во отпадната вода или напредокот на реакцијата на оксидација (како преку мерење ORP, за што ќе се дискутира подоцна).

Контрола на оксидација - намалување на потенцијалот (ORP).

Улога во следењето на напредокот на реакцијата

1.Алкално хлорирање

• Во процесот на алкално хлорирање, следењето на ORP е од клучно значење за следење на напредокот на реакциите на оксидација. Како што се случува оксидација на цијанид во цијанат, а потоа понатамошна оксидација на цијанат до безопасни материи, вредноста на ORP на отпадната вода се менува. За време на првата фаза на оксидација на цијанид во цијанат, ORP обично се зголемува. Целниот опсег на ORP за оваа фаза е околу 300 - 500 mV (во зависност од специфичните услови на реакцијата). Кога ORP ќе го достигне овој опсег, тоа покажува дека првата фаза на оксидација е блиску до завршување. Во втората - фаза на оксидација на цијанат до безопасни материи, ORP дополнително се зголемува, а целниот опсег е обично околу 600 - 700 mV. Со следење на ORP, операторите можат да одредат кога да престанат да додаваат оксиданс, осигурувајќи дека реакцијата е завршена без прекумерна оксидација на отпадната вода или губење на оксиданс.

2. Метод на водород пероксид

• Во третманот базиран на водород пероксид, ORP исто така служи како важен индикатор за напредокот на реакцијата. Почетната ORP на отпадната вода што содржи цијанид е релативно мала. Како што се додава водороден пероксид и продолжува реакцијата на оксидација, ORP се зголемува. Целниот опсег на ORP за третман на водород пероксид на отпадните води со цијанид е генерално околу 400 - 500 mV. Кога ORP ќе ја достигне оваа вредност, тоа сугерира дека цијанидот е ефективно оксидиран во нетоксична форма.

Системи за следење и контрола на ORP

ORP сензорите се користат за континуирано следење на вредноста на ORP на отпадната вода во реакторот за третман. Овие сензори се поврзани со контролен систем кој може да се програмира да го прилагоди додавањето на оксиданс. На пример, ако ORP е под целниот опсег, контролниот систем може да ја зголеми дозата на оксидантот (како водород пероксид или натриум хипохлорит) што се додава во отпадната вода. Спротивно на тоа, ако ORP го надмине целниот опсег, контролниот систем може да го намали или запре додавањето на оксиданс.

Заклучок

Контролирањето на условите за реакција при третман на отпадни води со цијанид е од суштинско значење за постигнување ефикасен и безбеден третман на оваа високо токсична отпадна вода. Прецизната контрола на pH, температурата, дозата на оксиданс и ORP може да гарантира дека процесот на третман ефикасно го претвора цијанидот во помалку токсични или нетоксични супстанции. Со внимателно управување со овие услови за реакција, индустриите не само што можат да ги исполнат еколошките регулативи, туку и да ја оптимизираат исплатливоста на нивните процеси за третман на отпадни води со цијанид. Неопходно е редовно следење и прилагодување на овие параметри за да се прилагодат на варијациите во составот на отпадните води и условите за работа на пречистителната станица.