Pericolele și procesele de tratare ale apelor uzate care conțin cianuri

Introducere

Apele uzate care conțin cianură reprezintă o problemă semnificativă pentru mediu datorită naturii lor extrem de toxice. Cele trei cianuri extrem de toxice cunoscute în mod obișnuit , și anume cianura de sodiu (NaCN), cianura de potasiu (KCN) și acidul cianhidric (HCN), reprezintă o amenințare gravă atât pentru sănătatea umană, cât și pentru mediu. Numitorul comun al acestor cianuri este capacitatea lor de a disocia și elibera ușor ionul de cianură (CN-).

Pericole ale cianurii - care conțin ape uzate

Mecanismul de toxicitate pentru oameni

Toxicologia letală a cianurilor constă în faptul că ionul de cianura (CN-) are o afinitate puternică pentru ionii de fier. Odată ajuns în corpul uman, CN- se leagă ușor cu ionii de fier, ceea ce duce la o scădere a capacității de transport a oxigenului - a substanțelor care conțin fier. Acest lucru duce în cele din urmă la deficiența de oxigen în celulele sistemului nervos central. În consecință, indivizii otrăviți mor adesea din cauza paraliziei centrale respiratorii. Otrăvirea poate apărea prin diferite căi, inclusiv contactul cu pielea, ingestia orală, inhalarea, injectarea și contactul cu mucoasele. Chiar și o cantitate mică de expunere la cianură poate pune viața în pericol.

Impactul asupra mediului

Cianură – care conțin apele uzate, dacă nu sunt tratate corespunzător și nu sunt evacuate în corpurile de apă, poate avea un impact devastator asupra vieții acvatice. Organismele acvatice sunt extrem de sensibile la cianură. Chiar și la concentrații scăzute, cianura poate perturba funcțiile fiziologice normale ale peștilor, nevertebratelor și altor specii acvatice, ducând la creșterea redusă, probleme de reproducere și, în cele din urmă, moartea. Acest lucru, la rândul său, poate perturba întregul ecosistem acvatic, afectând lanțurile trofice și biodiversitatea.

Procese de tratare a cianurilor - care conțin ape uzate

Cianură cu concentrație ridicată - Tratarea apelor uzate: recuperarea cianurilor

Pentru apele reziduale cu concentrație mare de cianuri, este adesea folosită metoda de recuperare a cianurilor. Această abordare urmărește extragerea și reciclarea cianurilor valoroase din apele uzate. O tehnică comună este extracția cu solvent. În extracția cu solvent, un solvent organic adecvat este utilizat pentru a extrage selectiv compușii cianuri din faza apoasă de apă uzată. Faza organică încărcată cu cianuri poate fi apoi prelucrată în continuare pentru a recupera cianurile pure. Această metodă are avantajul nu numai de a reduce impactul asupra mediului prin îndepărtarea cianurii din apele uzate, ci și de a recupera o resursă chimică potențial valoroasă. Cu toate acestea, necesită o selecție atentă a solvenților și un control strict al condițiilor de funcționare pentru a asigura o extracție cu eficiență ridicată și pentru a minimiza pierderile de solvenți.

Cianură de concentrație scăzută - care conține Tratarea apelor uzate: Distrugerea cianurii

Metode de oxidare

1.Oxidarea chimică

• Principiu : Metodele de oxidare chimică utilizează agenți oxidanți puternici pentru a converti ionii de cianură în substanțe mai puțin toxice sau netoxice. De exemplu, oxidanții pe bază de clor, cum ar fi hipocloritul de sodiu (NaOCl), pot reacționa cu ionii de cianură. Reacția transformă mai întâi cianura (CN-) în cianat (CNO-), iar oxidarea ulterioară poate descompune cianatul în dioxid de carbon (CO2), azot (N2) și alte produse inofensive. Reacția generală poate fi reprezentată după cum urmează:

• În primul pas: (CN^ -+OCl^ -\rightarrow CNO^ -+Cl^)

• În a doua etapă: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\rightarrow 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• Avantaje : Oxidarea chimică este relativ simplu de utilizat și poate fi eficientă în tratarea apelor uzate cu conținut scăzut de cianură. Poate fi implementată în stațiile de epurare a apelor uzate existente cu unele modificări ale procesului de tratare.

• Dezavantaje : Utilizarea unor cantități mari de agenți oxidanți poate fi costisitoare. Mai mult, dacă nu este controlată corespunzător, reacția poate produce produși secundari care ar putea fi, de asemenea, dăunători mediului. De exemplu, utilizarea excesivă a clorului poate duce la formarea de produși secundari de dezinfecție, cum ar fi trihalometanii.

2.Oxidarea electrolitică

• Principiu : În oxidarea electrolitică, un curent electric este trecut prin apa uzată care conține cianură într-o celulă electrolitică. Anodul celulei acționează ca locul unde are loc oxidarea. Ionii de cianură sunt oxidați la suprafața anodului. Reacția generală de la anod poate fi scrisă ca (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), iar oxidarea ulterioară a cianatului poate avea loc pentru a forma dioxid de carbon și azot.

• Avantaje : Este o metodă de tratament relativ curată, deoarece nu introduce substanțe chimice suplimentare în afară de electrozi. Poate fi automatizată și controlată cu precizie.

• Dezavantaje : Cu toate acestea, așa cum s-a menționat, oxidarea electrolitică consumă multă energie. Nevoia unei alimentări continue cu energie electrică face ca costul tratamentului să fie relativ ridicat. În plus, electrozii pot suferi coroziune în timp, ceea ce necesită întreținere și înlocuire regulată.

Tratament biologic

1. Principiu : Tratarea biologică a apelor uzate care conțin cianură se bazează pe microorganisme care pot metaboliza cianura ca sursă de carbon sau azot. Unele bacterii și ciuperci au capacitatea de a descompune cianura prin reacții enzimatice. De exemplu, anumite bacterii care degradează cianura pot transforma cianura în amoniac și o pot forma printr-o serie de etape enzimatice. Amoniacul poate fi apoi nitrificat în continuare de alte microorganisme din sistemul de tratare.

2. Avantaje : Tratarea biologică este în general mai ecologică, deoarece nu implică utilizarea unor cantități mari de substanțe chimice. Poate fi rentabilă pentru tratarea apelor uzate cu conținut scăzut de cianură pe termen lung, în special în cazurile în care există un consorțiu microbian adecvat.

3. Dezavantaje : Cu toate acestea, epurarea biologică este foarte sensibilă la modificările compoziției, temperaturii și pH-ului apelor uzate. Modificările bruște ale acestor parametri pot inhiba creșterea și activitatea microorganismelor care degradează cianurile, ceea ce duce la o eficiență redusă a epurării. De asemenea, necesită un timp de tratament relativ lung în comparație cu unele metode chimice.

Metoda de regenerare și recuperare a cianurilor

1. Principiu : Această metodă este similară cu metoda de recuperare pentru apele uzate cu concentrație mare, dar poate fi aplicată și în unele cazuri cu concentrație mică. Se concentrează pe regenerarea și reciclarea cianurii din apele uzate. O abordare este utilizarea rășinilor schimbătoare de ioni. Ionii de cianură din apele uzate pot fi adsorbiți pe suprafața rășinii. Apoi, utilizând un eluent adecvat, cianura poate fi desorbită din rășină și recuperată.

2. Avantaje : Poate reduce consumul total de cianură în procesele industriale prin reciclarea cianurii. Acest lucru nu numai că are beneficii economice, dar reduce și impactul asupra mediului asociat cu eliminarea apelor uzate care conțin cianură.

3. Dezavantaje : Rășinile schimbătoare de ioni trebuie selectate și întreținute cu atenție. Procesul de regenerare poate necesita utilizarea de substanțe chimice suplimentare și există riscul de murdărire a rășinii, ceea ce poate reduce eficiența procesului de recuperare a cianurii.

Concluzie

Apele uzate care conțin cianuri reprezintă un pericol grav pentru mediu și sănătate. Înțelegerea mecanismelor de toxicitate și implementarea proceselor de tratament adecvate sunt cruciale. Fiecare metodă de tratare, fie că este vorba de ape uzate cu concentrație mare sau mică, are propriul său set de avantaje și dezavantaje. Alegerea metodei de tratare depinde de diverși factori, cum ar fi concentrația inițială de cianură, eficiența necesară a tratamentului, rentabilitatea și impactul asupra mediului. În viitor, sunt necesare mai multe cercetări și dezvoltare pentru a îmbunătăți procesele de tratare existente și pentru a dezvolta metode noi, mai eficiente și rentabile pentru tratarea apelor uzate care conțin cianuri, pentru a asigura un mediu mai curat și mai sigur.