Опасности и процессы очистки сточных вод, содержащих цианид

Введение

Сточные воды, содержащие цианид, представляют собой значительную экологическую проблему из-за своей высокотоксичной природы. Три общеизвестных высокотоксичных цианиды, А именно Цианид натрия (NaCN), калий цианид (KCN) и синильная кислота (HCN) представляют серьезную угрозу как для здоровья человека, так и для окружающей среды. Общий знаменатель среди этих цианидов является их способность легко диссоциировать и высвобождать цианид-ион (CN-).

Опасности, связанные со сточными водами, содержащими цианид

Механизм токсичности для человека

Смертельная токсикология цианидов заключается в том, что ион цианида (CN-) имеет сильное сродство к ионам железа. Попадая в организм человека, CN- легко связывается с ионами железа, что приводит к снижению кислородной емкости железосодержащих веществ. Это в конечном итоге приводит к дефициту кислорода в клетках центральной нервной системы. В результате отравленные люди часто умирают от паралича дыхательного центра. Отравление может происходить различными путями, включая контакт с кожей, пероральный прием, вдыхание, инъекцию и контакт со слизистыми оболочками. Даже небольшое количество цианида может быть опасным для жизни.

Воздействие на окружающую среду

Цианидсодержащие сточные воды, если их не очищать должным образом и сбрасывать в водоемы, могут оказывать разрушительное воздействие на водную жизнь. Водные организмы чрезвычайно чувствительны к цианиду. Даже при низких концентрациях цианид может нарушить нормальные физиологические функции рыб, беспозвоночных и других водных видов, что приведет к снижению роста, проблемам с размножением и, в конечном итоге, к смерти. Это, в свою очередь, может нарушить всю водную экосистему, влияя на пищевые цепи и биоразнообразие.

Процессы очистки сточных вод, содержащих цианид

Очистка сточных вод с высоким содержанием цианида: восстановление цианидов

Для сточных вод с высокой концентрацией цианида часто применяется метод восстановления цианидов. Этот подход направлен на извлечение и переработку ценных цианидов из сточных вод. Одним из распространенных методов является экстракция растворителем. При экстракции растворителем подходящий органический растворитель используется для селективного извлечения цианидных соединений из водной фазы сточных вод. Органическая фаза, насыщенная цианидом, затем может быть подвергнута дальнейшей обработке для извлечения чистых цианидов. Этот метод имеет преимущество не только в снижении воздействия на окружающую среду за счет удаления цианида из сточных вод, но и в извлечении потенциально ценного химического ресурса. Однако он требует тщательного выбора растворителей и строгого контроля рабочих условий для обеспечения высокоэффективной экстракции и минимизации потерь растворителя.

Очистка сточных вод с низким содержанием цианида: уничтожение цианида

Методы окисления

1.Химическое окисление

• Принцип: Методы химического окисления используют сильные окислители для преобразования ионов цианида в менее токсичные или нетоксичные вещества. Например, окислители на основе хлора, такие как гипохлорит натрия (NaOCl), могут реагировать с ионами цианида. Реакция сначала преобразует цианид (CN-) в цианат (CNO-), а дальнейшее окисление может расщепить цианат на диоксид углерода (CO2), азот (N2) и другие безвредные продукты. Общую реакцию можно представить следующим образом:

• На первом этапе: (CN^ -+OCl^ -\rightarrow CNO^ -+Cl^)

• На втором этапе: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\rightarrow 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• Наши преимущества: Химическое окисление относительно просто в эксплуатации и может быть эффективным при очистке сточных вод с низкой концентрацией цианида. Его можно внедрить на существующих очистных сооружениях с некоторыми модификациями процесса очистки.

• Недостатки бонуса без депозита: Использование большого количества окислителей может быть дорогостоящим. Более того, если реакция не контролируется должным образом, она может производить побочные продукты, которые также могут быть вредны для окружающей среды. Например, чрезмерное использование хлора может привести к образованию побочных продуктов дезинфекции, таких как тригалометаны.

2.Электролитическое окисление

• Принцип: При электролитическом окислении электрический ток пропускается через цианидсодержащие сточные воды в электролитической ячейке. Анод ячейки действует как место, где происходит окисление. Ионы цианида окисляются на поверхности анода. Общую реакцию на аноде можно записать как (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), и дальнейшее окисление цианата может происходить с образованием диоксида углерода и азота.

• Наши преимущества: Это относительно чистый метод обработки, поскольку он не вводит дополнительных химических веществ, кроме электродов. Его можно автоматизировать и точно контролировать.

• Недостатки бонуса без депозита: Однако, как уже упоминалось, электролитическое окисление является очень энергозатратным. Необходимость в непрерывной подаче электроэнергии делает стоимость обработки относительно высокой. Кроме того, электроды могут со временем подвергаться коррозии, что требует регулярного обслуживания и замены.

Биологическая обработка

1. Принцип: Биологическая очистка сточных вод, содержащих цианид, основана на микроорганизмах, которые могут метаболизировать цианид как источник углерода или азота. Некоторые бактерии и грибки обладают способностью расщеплять цианид с помощью ферментативных реакций. Например, некоторые бактерии, разлагающие цианид, могут преобразовывать цианид в аммиак и формиат с помощью ряда ферментативных стадий. Затем аммиак может быть дополнительно нитрифицирован другими микроорганизмами в системе очистки.

2. Наши преимущества: Биологическая очистка, как правило, более экологична, поскольку не требует использования большого количества химикатов. Она может быть экономически эффективной для очистки сточных вод с низкой концентрацией цианида в течение длительного времени, особенно в случаях, когда установлен подходящий микробный консорциум.

3. Недостатки бонуса без депозита: Однако биологическая очистка очень чувствительна к изменениям состава сточных вод, температуры и pH. Внезапные изменения этих параметров могут подавлять рост и активность микроорганизмов, разрушающих цианид, что приводит к снижению эффективности очистки. Она также требует относительно длительного времени очистки по сравнению с некоторыми химическими методами.

Метод регенерации и восстановления цианида

1. Принцип: Этот метод похож на метод восстановления для сточных вод с высокой концентрацией, но может также применяться в некоторых случаях с низкой концентрацией. Он фокусируется на регенерации и переработке цианида из сточных вод. Один из подходов заключается в использовании ионообменных смол. Ионы цианида в сточных водах могут быть адсорбированы на поверхности смолы. Затем, используя подходящий элюент, цианид может быть десорбирован из смолы и восстановлен.

2. Наши преимущества: Это может сократить общее потребление цианида в промышленных процессах путем его переработки. Это не только имеет экономические выгоды, но и снижает воздействие на окружающую среду, связанное с утилизацией сточных вод, содержащих цианид.

3. Недостатки бонуса без депозита: Ионообменные смолы необходимо тщательно выбирать и обслуживать. Процесс регенерации может потребовать использования дополнительных химикатов, и существует риск загрязнения смолы, что может снизить эффективность процесса восстановления цианида.

Заключение

Сточные воды, содержащие цианид, представляют серьезную опасность для окружающей среды и здоровья. Понимание механизмов токсичности и внедрение соответствующих процессов очистки имеют решающее значение. Каждый метод очистки, будь то для сточных вод с высокой или низкой концентрацией, имеет свой собственный набор преимуществ и недостатков. Выбор метода очистки зависит от различных факторов, таких как начальная концентрация цианида, требуемая эффективность очистки, экономическая эффективность и воздействие на окружающую среду. В будущем необходимо больше исследований и разработок для улучшения существующих процессов очистки и разработки новых, более эффективных и экономически выгодных методов очистки сточных вод, содержащих цианид, для обеспечения более чистой и безопасной окружающей среды.