सोडियम सायनाइड सांडपाण्यावर हायड्रोजन पेरोक्साइडने प्रक्रिया करण्याचा उत्पादन सराव

परिचय

सोडियम सायनाइड हे एक अत्यंत विषारी रसायन असून खाणकाम, इलेक्ट्रोप्लेटिंग आणि रासायनिक संश्लेषण यांसारख्या उद्योगांमध्ये त्याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. तथापि, या प्रक्रियांमधून निर्माण होणाऱ्या सांडपाण्यात सायनाइडचे प्रमाण जास्त असते, आणि त्यावर योग्य प्रक्रिया न केल्यास पर्यावरण आणि मानवी आरोग्याला गंभीर धोका निर्माण होतो. सोडियम सायनाइडयुक्त सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी हायड्रोजन पेरॉक्साइड उपचार ही एक प्रभावी आणि तुलनेने सुरक्षित पद्धत म्हणून उदयास आली आहे. हा लेख अशा सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी हायड्रोजन पेरॉक्साइड वापरण्याच्या उत्पादन पद्धतीचा सखोल आढावा घेतो , ज्यामध्ये अभिक्रियेच्या तत्त्वांपासून ते प्रत्यक्ष कार्यपद्धतीपर्यंतच्या पैलूंचा समावेश आहे.

प्रतिक्रिया तत्वे

हायड्रोजन पेरोक्साइडद्वारे सायनाइडचे ऑक्सिडीकरण

हायड्रोजन पेरॉक्साइड आणि सोडियम सायनाइड यांच्यातील अभिक्रिया ही एक ऑक्सिडेशन-रिडक्शन प्रक्रिया आहे. जलीय द्रावणात, हायड्रोजन पेरॉक्साइड ऑक्सिडीकारक म्हणून कार्य करते. ते सायनाइड आयनचे ऑक्सिडेशन करून तुलनेने कमी विषारी पदार्थ तयार करते. योग्य परिस्थितीत, हायड्रोजन पेरॉक्साइड सायनाइड आयनमधील मजबूत बंध तोडते. सायनाइडमधील कार्बनचे ऑक्सिडेशन होऊन तो उच्च ऑक्सिडेशन अवस्थेत जातो, ज्यामुळे कमी हानिकारक आयन तयार होतो आणि नायट्रोजन वायूच्या स्वरूपात बाहेर पडतो. ही अभिक्रिया अत्यंत महत्त्वाची आहे, कारण ती सांडपाण्याची विषारीता लक्षणीयरीत्या कमी करते.

उत्प्रेरकांची भूमिका (पर्यायी)

काही प्रकरणांमध्ये, हायड्रोजन पेरोक्साइड आणि सायनाइडमधील अभिक्रिया वेगवान करण्यासाठी उत्प्रेरक जोडले जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, फेंटन अभिक्रिया सारख्या अभिक्रिया प्रणालीमध्ये काही संक्रमण धातू आयन उत्प्रेरक म्हणून काम करू शकतात. उत्प्रेरक अभिक्रियेतील ऊर्जा अडथळा कमी करतात, ज्यामुळे सायनाइडचे ऑक्सिडेशन कमी तापमानात आणि कमी हायड्रोजन पेरोक्साइड वापरासह अधिक जलद होते. तथापि, उत्प्रेरक वापरताना, उत्प्रेरकाचे प्रमाण, pH नियंत्रण आणि उत्प्रेरक अवशेषांपासून होणारे संभाव्य दुय्यम प्रदूषण यासारख्या घटकांचा काळजीपूर्वक विचार करणे आवश्यक आहे.

उत्पादन पद्धतीमध्ये प्रक्रिया प्रवाह

सांडपाण्याचे पूर्वप्रक्रियाकरण

हायड्रोजन पेरॉक्साइड उपचारापूर्वी, सोडियम सायनाइड असलेल्या सांडपाण्यावर सहसा पूर्व-उपचार करणे आवश्यक असते. या टप्प्याचा उद्देश सांडपाण्याचे pH मूल्य योग्य मर्यादेत समायोजित करणे हा असतो. सामान्यतः, pH किंचित अल्कधर्मी स्थितीत, सुमारे ८ ते १० पर्यंत समायोजित केला जातो. याचे कारण असे की, हायड्रोजन पेरॉक्साइड आणि सायनाइड यांच्यातील ऑक्सिडेशन अभिक्रिया अल्कधर्मी वातावरणात अधिक कार्यक्षमतेने होते. याव्यतिरिक्त, पूर्व-उपचारामध्ये मोठ्या आकाराच्या अशुद्धी, निलंबित घन पदार्थ आणि इतर पदार्थ काढून टाकणे समाविष्ट असू शकते, जे पुढील उपचार प्रक्रियेत अडथळा आणू शकतात. या उद्देशासाठी वाळूचे फिल्टर किंवा मेम्ब्रेन फिल्टर यांसारख्या गाळण पद्धती वापरल्या जाऊ शकतात.

हायड्रोजन पेरोक्साइड जोडणे

त्यानंतर पूर्व-प्रक्रिया केलेल्या सांडपाण्यात हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे योग्य प्रमाण मिसळले जाते. हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे प्रमाण सांडपाण्यातील सायनाइडच्या सांद्रतेनुसार ठरवले जाते. सामान्यतः, रासायनिक अभिक्रियेनुसार प्रथम गणना केली जाते. परंतु प्रत्यक्ष उत्पादनात, सायनाइडचे पूर्ण ऑक्सिडीकरण सुनिश्चित करण्यासाठी अनेकदा हायड्रोजन पेरॉक्साइड अतिरिक्त प्रमाणात मिसळले जाते. औद्योगिक उपयोगांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या हायड्रोजन पेरॉक्साइडची सांद्रता साधारणपणे ३०% ते ५०% च्या दरम्यान असते. हायड्रोजन पेरॉक्साइड मिसळण्याचे काम मीटरिंग पंपांद्वारे केले जाऊ शकते, जे सांडपाणी प्रक्रिया टाकीमध्ये प्रवेश करणाऱ्या हायड्रोजन पेरॉक्साइडचा प्रवाह दर आणि प्रमाण अचूकपणे नियंत्रित करू शकतात.

प्रतिक्रिया आणि मिश्रण

हायड्रोजन पेरोक्साइड जोडल्यानंतर, हायड्रोजन पेरोक्साइड आणि सायनाइड यांच्यातील संपर्क समान राहावा यासाठी सांडपाणी पूर्णपणे मिसळणे आवश्यक आहे. यांत्रिक आंदोलक, हवेने चालणारे मिक्सर किंवा दोघांचे मिश्रण वापरून मिश्रण साध्य करता येते. सायनाइडची सुरुवातीची एकाग्रता, तापमान आणि उत्प्रेरकांची उपस्थिती यासारख्या घटकांवर अवलंबून प्रतिक्रिया वेळ बदलतो. साधारणपणे, प्रतिक्रिया वेळ अनेक तासांपासून ते डझन तासांपर्यंत असू शकते. या काळात, प्रतिक्रिया तापमान देखील एक महत्त्वाचा घटक आहे. जरी खोलीच्या तपमानावर प्रतिक्रिया होऊ शकते, परंतु एका विशिष्ट श्रेणीत (सामान्यतः 50°C पेक्षा जास्त नसलेले) तापमान वाढवल्याने प्रतिक्रिया दर वाढू शकतो. तथापि, जास्त तापमानामुळे हायड्रोजन पेरोक्साइडचे विघटन होऊ शकते, ज्यामुळे सायनाइडवर उपचार करण्यात त्याची प्रभावीता कमी होते.

उपचारानंतर

एकदा प्रतिक्रिया पूर्ण झाली की, उपचारानंतरचे टप्पे आवश्यक आहेत. उपचारानंतरचे एक महत्त्वाचे उपाय म्हणजे अवशिष्ट हायड्रोजन पेरोक्साइड काढून टाकणे. प्रक्रिया केलेल्या सांडपाण्यातील जास्त प्रमाणात हायड्रोजन पेरोक्साइड पर्यावरणासाठी हानिकारक असू शकते आणि जर सांडपाण्यावर जैविक उपचार प्रणालीमध्ये पुढील प्रक्रिया करायची असेल तर ते पुढील जैविक प्रक्रिया प्रक्रियेत देखील व्यत्यय आणू शकते. सोडियम सल्फाइट सारखे रिड्यूसिंग एजंट्स जोडून किंवा उत्प्रेरक विघटन पद्धती वापरून अवशिष्ट हायड्रोजन पेरोक्साइडचे विघटन करता येते. अवशिष्ट हायड्रोजन पेरोक्साइड काढून टाकल्यानंतर, प्रक्रिया केलेल्या सांडपाण्याला नंतर घन-द्रव पृथक्करण केले जाते जेणेकरून उपचार प्रक्रियेदरम्यान तयार झालेले कोणतेही अवक्षेपण किंवा निलंबित घन पदार्थ काढून टाकता येतील. यासाठी अवसादन टाक्या, फ्लोटेशन डिव्हाइसेस किंवा गाळण्याचे युनिट्स वापरले जाऊ शकतात. शेवटी, प्रक्रिया केलेल्या सांडपाण्याचे विश्लेषण केले जाते जेणेकरून सायनाइडची एकाग्रता संबंधित डिस्चार्ज मानकांशी जुळते की नाही हे तपासता येईल.

उपचारांच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करणारे प्रमुख घटक

पीएच मूल्य

आधी सांगितल्याप्रमाणे, सांडपाण्याच्या pH मूल्याचा हायड्रोजन पेरोक्साइडच्या उपचार कार्यक्षमतेवर लक्षणीय परिणाम होतो. आम्लयुक्त वातावरणात, हायड्रोजन पेरोक्साइडचे पाणी आणि ऑक्सिजनमध्ये लवकर विघटन होऊ शकते, ज्यामुळे सायनाइडचे ऑक्सिडायझेशन करण्याची त्याची क्षमता कमी होते. दुसरीकडे, अत्यंत क्षारीय वातावरणात, हायड्रोजन पेरोक्साइड आणि सायनाइडमधील अभिक्रिया दर देखील प्रभावित होऊ शकतो. हायड्रोजन पेरोक्साइड आणि सायनाइडमधील अभिक्रियेसाठी इष्टतम pH श्रेणी सहसा 8 - 10 च्या आसपास असते. जिथे प्रतिक्रिया कार्यक्षमतेने पुढे जाऊ शकते आणि हायड्रोजन पेरोक्साइडचे विघटन कमीत कमी होते.

तापमान

अभिक्रियेच्या गतीमध्ये तापमानाची भूमिका महत्त्वाची असते. तापमानात वाढ झाल्याने सामान्यतः हायड्रोजन पेरोक्साइड आणि सायनाइडमधील अभिक्रिया वेगवान होते. तथापि, तापमान वाढत असताना, हायड्रोजन पेरोक्साइडचे विघटन देखील अधिक लक्षणीय बनते. जेव्हा तापमान ५०°C पेक्षा जास्त होते, तेव्हा हायड्रोजन पेरोक्साइडचे विघटन इतके जलद होऊ शकते की ते सायनाइडचे ऑक्सिडायझेशन करण्यासाठी उपलब्ध असलेल्या हायड्रोजन पेरोक्साइडचे प्रमाण कमी करते. म्हणून, व्यावहारिक उत्पादनात, अभिक्रिया दर आणि हायड्रोजन पेरोक्साइडची स्थिरता संतुलित करण्यासाठी तापमानाचे काळजीपूर्वक वाजवी मर्यादेत नियंत्रण करणे आवश्यक आहे.

सायनाइड आणि हायड्रोजन पेरॉक्साइडची एकाग्रता

सांडपाण्यातील सायनाइडच्या सुरुवातीच्या एकाग्रतेवरून पूर्ण ऑक्सिडेशनसाठी आवश्यक असलेल्या हायड्रोजन पेरोक्साइडचे प्रमाण निश्चित होते. सायनाइडच्या उच्च सांद्रतेसाठी अधिक हायड्रोजन पेरोक्साइडची आवश्यकता असते. जर हायड्रोजन पेरोक्साइडचा डोस पुरेसा नसेल, तर सायनाइडचे ऑक्सिडेशन अपूर्ण राहील, ज्यामुळे प्रक्रिया केलेले सांडपाणी मानकांनुसार चालणार नाही. याउलट, जास्त हायड्रोजन पेरोक्साइड टाकल्याने केवळ उपचार खर्च वाढतोच, परंतु अतिरिक्त काढून टाकण्यासाठी प्रक्रिया-नंतर अधिक जटिल प्रक्रिया देखील आवश्यक असते. म्हणून, कार्यक्षम उपचारांसाठी सांडपाण्यातील सायनाइडचे प्रमाण अचूकपणे निश्चित करणे आणि हायड्रोजन पेरोक्साइडचे डोस योग्यरित्या समायोजित करणे आवश्यक आहे.

खाण उद्योगातील केस स्टडी

सोन्याच्या खाणीच्या कामात, सोने काढण्याच्या प्रक्रियेत मोठ्या प्रमाणात सोडियम सायनाइड वापरले जाते, ज्यामुळे सायनाइडयुक्त सांडपाणी मोठ्या प्रमाणात तयार होते. खाणीने हायड्रोजन पेरोक्साइड-आधारित प्रक्रिया स्वीकारली. प्रथम, सांडपाणी एका मोठ्या साठवण टाकीमध्ये गोळा केले गेले. चुना वापरून सांडपाण्याचा pH 9 वर समायोजित केला गेला. नंतर, मीटरिंग पंपद्वारे सांडपाण्यात 35% हायड्रोजन पेरोक्साइड जोडण्यात आला. सांडपाण्यातील सायनाइडच्या एकाग्रतेवर आधारित जोडणीची रक्कम मोजली गेली, ज्यामध्ये पूर्ण ऑक्सिडेशन सुनिश्चित करण्यासाठी थोडे जास्त प्रमाणात होते.

यांत्रिक आंदोलक वापरून ८ तास सांडपाणी मिसळण्यात आले. या काळात, कूलिंग आणि हीटिंग सिस्टमद्वारे प्रतिक्रिया प्रणालीचे तापमान सुमारे ३५°C वर राखण्यात आले. प्रतिक्रियेनंतर, अवशिष्ट हायड्रोजन पेरोक्साइड विघटित करण्यासाठी सोडियम सल्फाइट जोडण्यात आले. नंतर प्रक्रिया केलेले सांडपाणी घन-द्रव वेगळे करण्यासाठी अवसादन टाकीमध्ये पाठवण्यात आले. सुपरनॅटंटचे विश्लेषण करण्यात आले आणि निकालांवरून असे दिसून आले की प्रक्रिया केलेल्या सांडपाण्यातील सायनाइडचे प्रमाण स्थानिक पर्यावरणीय निर्जलीकरण मानकांची पूर्तता करून ५०० मिलीग्राम/लिटरच्या सुरुवातीच्या मूल्यावरून ०.५ मिलीग्राम/लिटरपेक्षा कमी झाले. हे प्रकरण वास्तविक जगातील औद्योगिक वातावरणात हायड्रोजन पेरोक्साइड उपचार प्रक्रियेची प्रभावीता दर्शवते.

निष्कर्ष

औद्योगिक उत्पादनामध्ये सोडियम सायनाइडयुक्त सांडपाण्यावर हायड्रोजन पेरॉक्साइडद्वारे प्रक्रिया करणे ही एक व्यवहार्य आणि प्रभावी पद्धत आहे. अभिक्रियेची तत्त्वे समजून घेऊन, प्रक्रिया प्रवाह अनुकूलित करून, आणि pH, तापमान व अभिकारकांचे प्रमाण यांसारख्या महत्त्वाच्या घटकांवर नियंत्रण ठेवून, सायनाइडयुक्त सांडपाण्यावर उच्च-दर्जाची प्रक्रिया साध्य करता येते. तथापि, प्रक्रियेची स्थिर कार्यक्षमता आणि पर्यावरणीय नियमांचे पालन सुनिश्चित करण्यासाठी उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान सतत देखरेख आणि समायोजन करणे आवश्यक आहे. पर्यावरणीय आवश्यकता अधिकाधिक कठोर होत असल्यामुळे, सोडियम सायनाइडयुक्त सांडपाण्यावरील हायड्रोजन पेरॉक्साइड प्रक्रिया पद्धत पर्यावरणाच्या संरक्षणात आणखी महत्त्वाची भूमिका बजावेल अशी अपेक्षा आहे.