De gevaren en behandelingsprocessen van afvalwater dat cyanide bevat

Introductie

Afvalwater dat cyanide bevat, is een groot probleem voor het milieu vanwege de zeer giftige aard ervan. De drie algemeen bekende zeer giftige cyaniden, Namelijk Natriumcyanide (NaCN), kalium cyanide (KCN) en waterstofcyanide (HCN) vormen een ernstige bedreiging voor zowel de menselijke gezondheid als het milieu. De gemeenschappelijke deler onder deze cyanides is hun vermogen om gemakkelijk het cyanide-ion (CN-) te dissociëren en vrij te geven.

Gevaren van afvalwater dat cyanide bevat

Toxiciteitsmechanisme voor mensen

De dodelijke toxicologie van cyaniden ligt in het feit dat het cyanide-ion (CN-) een sterke affiniteit heeft met ijzerionen. Eenmaal in het menselijk lichaam bindt CN- zich gemakkelijk aan ijzerionen, wat leidt tot een afname van het zuurstofdragende vermogen van ijzerhoudende stoffen. Dit resulteert uiteindelijk in zuurstoftekort in de cellen van het centrale zenuwstelsel. Als gevolg hiervan sterven de vergiftigde personen vaak aan centrale ademhalingsverlamming. Vergiftiging kan via verschillende routes plaatsvinden, waaronder huidcontact, orale inname, inhalatie, injectie en slijmvliescontact. Zelfs een kleine hoeveelheid blootstelling aan cyanide kan levensbedreigend zijn.

milieueffectrapportage

Cyanidehoudend afvalwater kan, indien niet goed behandeld en geloosd in waterlichamen, een verwoestende impact hebben op het waterleven. Waterorganismen zijn extreem gevoelig voor cyanide. Zelfs bij lage concentraties kan cyanide de normale fysiologische functies van vissen, ongewervelden en andere waterdieren verstoren, wat leidt tot verminderde groei, reproductieproblemen en uiteindelijk de dood. Dit kan op zijn beurt het hele aquatische ecosysteem verstoren, wat gevolgen heeft voor voedselketens en biodiversiteit.

Behandelingsprocessen van afvalwater dat cyanide bevat

Afvalwaterbehandeling met hoge concentratie cyanide: terugwinning van cyaniden

Voor afvalwater met een hoge concentratie cyanide wordt vaak de methode van het terugwinnen van cyaniden gebruikt. Deze aanpak is gericht op het extraheren en recyclen van waardevolle cyaniden uit het afvalwater. Een veelgebruikte techniek is oplosmiddelextractie. Bij oplosmiddelextractie wordt een geschikt organisch oplosmiddel gebruikt om selectief cyanideverbindingen uit de waterige afvalwaterfase te extraheren. De met cyanide beladen organische fase kan vervolgens verder worden verwerkt om zuivere cyaniden terug te winnen. Deze methode heeft als voordeel dat niet alleen de impact op het milieu wordt verminderd door cyanide uit het afvalwater te verwijderen, maar ook een potentieel waardevolle chemische hulpbron wordt teruggewonnen. Het vereist echter een zorgvuldige selectie van oplosmiddelen en strikte controle van de bedrijfsomstandigheden om een ​​extractie met een hoge efficiëntie te garanderen en oplosmiddelverliezen te minimaliseren.

Afvalwaterbehandeling met lage concentratie cyanide: vernietiging van cyanide

Oxidatiemethoden

1. Chemische oxidatie

• Principe: Chemical oxidation methods use strong oxidizing agents to convert cyanide ions into less toxic or non - toxic substances. For example, chlorine - based oxidants such as sodium hypochlorite (NaOCl) can react with cyanide ions. The reaction first converts cyanide (CN-) to cyanate (CNO-), and further oxidation can break down cyanate into Carbon Fibre dioxide (CO2), nitrogen (N2), and other harmless products. The overall reaction can be represented as follows:

• In de eerste stap: (CN^ -+OCl^ -\rightarrow CNO^ -+Cl^)

• In de tweede stap: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\rightarrow 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• Voordelen: Chemische oxidatie is relatief eenvoudig te bedienen en kan effectief zijn bij de behandeling van afvalwater met een lage concentratie cyanide. Het kan worden geïmplementeerd in bestaande afvalwaterzuiveringsinstallaties met enkele aanpassingen aan het zuiveringsproces.

• Nadelen: Het gebruik van grote hoeveelheden oxidatiemiddelen kan kostbaar zijn. Bovendien kan de reactie, als deze niet goed wordt gecontroleerd, bijproducten produceren die ook schadelijk kunnen zijn voor het milieu. Overmatig gebruik van chloor kan bijvoorbeeld leiden tot de vorming van desinfectiebijproducten zoals trihalomethanen.

2. Elektrolytische oxidatie

• Principe: Bij elektrolytische oxidatie wordt een elektrische stroom door het cyanidehoudende afvalwater in een elektrolytische cel geleid. De anode van de cel fungeert als de plaats waar oxidatie plaatsvindt. Cyanide-ionen worden geoxideerd aan het anodeoppervlak. De algemene reactie aan de anode kan worden geschreven als (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), en verdere oxidatie van cyanaat kan plaatsvinden om koolstofdioxide en stikstof te vormen.

• Voordelen: Het is een relatief schone behandelmethode omdat het geen extra chemische stoffen introduceert, behalve de elektroden. Het kan worden geautomatiseerd en nauwkeurig worden aangestuurd.

• Nadelen: Echter, zoals gezegd, is elektrolytische oxidatie zeer energieverslindend. De noodzaak van een continue toevoer van elektriciteit maakt de behandelingskosten relatief hoog. Bovendien kunnen de elektroden na verloop van tijd corrosie vertonen, wat regelmatig onderhoud en vervanging vereist.

Biologische behandeling

1. Principe: Biologische behandeling van afvalwater met cyanide is afhankelijk van micro-organismen die cyanide kunnen metaboliseren als koolstof- of stikstofbron. Sommige bacteriën en schimmels hebben het vermogen om cyanide af te breken door enzymatische reacties. Bijvoorbeeld, bepaalde cyanide-afbrekende bacteriën kunnen cyanide omzetten in ammoniak en formiaat door een reeks enzymatische stappen. De ammoniak kan vervolgens verder worden genitrificeerd door andere micro-organismen in het behandelingssysteem.

2. Voordelen: Biologische behandeling is over het algemeen milieuvriendelijker omdat er geen grote hoeveelheden chemicaliën bij betrokken zijn. Het kan op de lange termijn kosteneffectief zijn voor de behandeling van afvalwater met een lage concentratie cyanide, vooral in gevallen waarin er een geschikt microbieel consortium is opgericht.

3. Nadelen: Echter, biologische behandeling is zeer gevoelig voor veranderingen in de samenstelling van het afvalwater, temperatuur en pH. Plotselinge veranderingen in deze parameters kunnen de groei en activiteit van de cyanide-afbrekende micro-organismen remmen, wat leidt tot een verminderde behandelingsefficiëntie. Het vereist ook een relatief lange behandelingstijd vergeleken met sommige chemische methoden.

Cyanide regeneratie- en herstelmethode

1. Principe: Deze methode is vergelijkbaar met de terugwinningsmethode voor afvalwater met een hoge concentratie, maar kan ook worden toegepast op sommige gevallen met een lage concentratie. Het richt zich op het regenereren en recyclen van cyanide uit het afvalwater. Eén aanpak is het gebruik van ionenuitwisselingsharsen. De cyanide-ionen in het afvalwater kunnen worden geadsorbeerd op het harsoppervlak. Vervolgens kan het cyanide door gebruik te maken van een geschikt eluens worden gedesorbeerd uit de hars en worden teruggewonnen.

2. Voordelen: Het kan het totale verbruik van cyanide in industriële processen verminderen door het cyanide te recyclen. Dit heeft niet alleen economische voordelen, maar vermindert ook de milieu-impact die gepaard gaat met de afvoer van cyanidehoudend afvalwater.

3. Nadelen: De ionenuitwisselingsharsen moeten zorgvuldig worden geselecteerd en onderhouden. Het regeneratieproces kan het gebruik van extra chemicaliën vereisen en er is een risico op harsvervuiling, wat de efficiëntie van het cyanideherstelproces kan verminderen.

Conclusie

Cyanidehoudend afvalwater is een ernstig gevaar voor het milieu en de gezondheid. Het begrijpen van de toxiciteitsmechanismen en het implementeren van geschikte behandelingsprocessen zijn cruciaal. Elke behandelingsmethode, of het nu gaat om afvalwater met een hoge of lage concentratie, heeft zijn eigen voor- en nadelen. De keuze van de behandelingsmethode hangt af van verschillende factoren, zoals de initiële cyanideconcentratie, de vereiste behandelingsefficiëntie, kosteneffectiviteit en milieu-impact. In de toekomst is meer onderzoek en ontwikkeling nodig om bestaande behandelingsprocessen te verbeteren en nieuwe, efficiëntere en kosteneffectievere methoden te ontwikkelen voor de behandeling van cyanidehoudend afvalwater om een ​​schonere en veiligere omgeving te garanderen.