Nebezpečenstvá a procesy spracovania kyanidu - obsahujúceho odpadovú vodu

úvod

Odpadová voda obsahujúca kyanid predstavuje významný environmentálny problém vzhľadom na jej vysoko toxickú povahu. Tri bežne známe vysoko toxické kyanidy, A to Kyanid sodný (NaCN), draslík kyanid (KCN) a kyselina kyanovodíková (HCN) predstavujú vážnu hrozbu pre ľudské zdravie a životné prostredie. Spoločný menovateľ medzi nimi kyanidy je ich schopnosť pohotovo disociovať a uvoľňovať kyanidový ión (CN-).

Nebezpečenstvo kyanidu - obsahujúce odpadovú vodu

Mechanizmus toxicity pre ľudí

Smrteľná toxikológia kyanidov spočíva v tom, že kyanidový ión (CN-) má silnú afinitu k iónom železa. V ľudskom tele sa CN- ľahko viaže s iónmi železa, čo vedie k zníženiu kyslíkovej kapacity látok obsahujúcich železo. To v konečnom dôsledku vedie k nedostatku kyslíka v bunkách centrálneho nervového systému. V dôsledku toho otrávení jedinci často zomierajú na centrálnu respiračnú paralýzu. Otrava sa môže vyskytnúť rôznymi spôsobmi, vrátane kontaktu s pokožkou, perorálneho požitia, vdýchnutia, injekcie a kontaktu so sliznicou. Aj malé množstvo kyanidu môže byť život ohrozujúce.

Vplyv na životné prostredie

Odpadová voda obsahujúca kyanid, ak nie je správne čistená a vypúšťaná do vodných útvarov, môže mať ničivý vplyv na vodný život. Vodné organizmy sú mimoriadne citlivé na kyanid. Aj pri nízkych koncentráciách môže kyanid narušiť normálne fyziologické funkcie rýb, bezstavovcov a iných vodných druhov, čo vedie k zníženiu rastu, problémom s reprodukciou a nakoniec k smrti. To zase môže narušiť celý vodný ekosystém, čo má vplyv na potravinové reťazce a biodiverzitu.

Procesy čistenia odpadových vôd s obsahom kyanidu

Čistenie odpadových vôd s vysokou koncentráciou kyanidu: Obnova kyanidov

Pre odpadové vody s vysokou koncentráciou kyanidu sa často používa metóda získavania kyanidov. Cieľom tohto prístupu je extrahovať a recyklovať cenné kyanidy z odpadových vôd. Jednou z bežných techník je extrakcia rozpúšťadlom. Pri extrakcii rozpúšťadlom sa na selektívnu extrakciu kyanidových zlúčenín z vodnej fázy odpadovej vody používa vhodné organické rozpúšťadlo. Organická fáza obsahujúca kyanid sa potom môže ďalej spracovať, aby sa získali čisté kyanidy. Táto metóda má výhodu nielen v znížení vplyvu na životné prostredie odstránením kyanidu z odpadovej vody, ale aj v regenerácii potenciálne cenného chemického zdroja. Vyžaduje si to však starostlivý výber rozpúšťadiel a prísnu kontrolu prevádzkových podmienok, aby sa zabezpečila vysoko účinná extrakcia a minimalizovali straty rozpúšťadla.

Čistenie odpadových vôd s nízkou koncentráciou kyanidu: Zničenie kyanidu

Oxidačné metódy

1. Chemická oxidácia

• Zásada: Metódy chemickej oxidácie využívajú silné oxidačné činidlá na premenu kyanidových iónov na menej toxické alebo netoxické látky. Napríklad oxidanty na báze chlóru, ako je chlórnan sodný (NaOCl), môžu reagovať s kyanidovými iónmi. Reakciou sa najskôr premení kyanid (CN-) na kyanát (CNO-) a ďalšou oxidáciou sa môže kyanát rozložiť na oxid uhličitý (CO2), dusík (N2) a ďalšie neškodné produkty. Celkovú reakciu možno znázorniť takto:

• V prvom kroku: (CN^ -+OCl^ -\arrowarrow CNO^ -+Cl^)

• V druhom kroku: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\šípka vpravo 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• výhody: Chemická oxidácia je relatívne jednoduchá na obsluhu a môže byť účinná pri čistení odpadových vôd s nízkou koncentráciou kyanidu. S určitými úpravami procesu čistenia je možné ho implementovať do existujúcich čistiarní odpadových vôd.

• Nevýhody: Použitie veľkého množstva oxidačných činidiel môže byť nákladné. Okrem toho, ak nie je riadne kontrolovaná, reakcia môže produkovať vedľajšie produkty, ktoré môžu byť škodlivé pre životné prostredie. Napríklad nadmerné používanie chlóru môže viesť k tvorbe vedľajších produktov dezinfekcie, ako sú trihalometány.

2. Elektrolytická oxidácia

• Zásada: Pri elektrolytickej oxidácii prechádza elektrický prúd cez odpadovú vodu obsahujúcu kyanid v elektrolytickom článku. Anóda článku pôsobí ako miesto, kde dochádza k oxidácii. Kyanidové ióny sú oxidované na povrchu anódy. Všeobecnú reakciu na anóde možno zapísať ako (2CN^ -+4OH^ -\šípka vpravo 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -) a môže dôjsť k ďalšej oxidácii kyanátu za vzniku oxidu uhličitého a dusíka.

• výhody: Je to relatívne čistá metóda úpravy, pretože neprináša ďalšie chemické látky okrem elektród. Dá sa automatizovať a presne ovládať.

• Nevýhody: Ako však bolo spomenuté, elektrolytická oxidácia je vysoko energeticky náročná. Potreba nepretržitej dodávky elektriny spôsobuje, že náklady na spracovanie sú relatívne vysoké. Okrem toho môžu elektródy časom trpieť koróziou, čo si vyžaduje pravidelnú údržbu a výmenu.

Biologická liečba

1. Zásada: Biologické čistenie odpadových vôd obsahujúcich kyanid sa spolieha na mikroorganizmy, ktoré dokážu metabolizovať kyanid ako zdroj uhlíka alebo dusíka. Niektoré baktérie a huby majú schopnosť rozkladať kyanid prostredníctvom enzymatických reakcií. Napríklad niektoré baktérie degradujúce kyanid môžu previesť kyanid na amoniak a mravčan prostredníctvom série enzymatických krokov. Amoniak sa potom môže ďalej nitrifikovať inými mikroorganizmami v systéme úpravy.

2. výhody: Biologická úprava je vo všeobecnosti šetrnejšia k životnému prostrediu, keďže nezahŕňa použitie veľkého množstva chemikálií. Môže byť nákladovo efektívne na čistenie odpadových vôd s nízkou koncentráciou kyanidu z dlhodobého hľadiska, najmä v prípadoch, keď je vytvorené vhodné mikrobiálne konzorcium.

3. Nevýhody: Biologické čistenie je však vysoko citlivé na zmeny v zložení odpadovej vody, teplote a pH. Náhle zmeny v týchto parametroch môžu inhibovať rast a aktivitu mikroorganizmov degradujúcich kyanid, čo vedie k zníženiu účinnosti čistenia. V porovnaní s niektorými chemickými metódami vyžaduje aj pomerne dlhý čas ošetrenia.

Metóda regenerácie a obnovy kyanidu

1. Zásada: Táto metóda je podobná metóde zhodnocovania odpadových vôd s vysokou koncentráciou, ale možno ju použiť aj na niektoré prípady s nízkou koncentráciou. Zameriava sa na regeneráciu a recykláciu kyanidu z odpadových vôd. Jedným prístupom je použitie iónomeničových živíc. Kyanidové ióny v odpadovej vode sa môžu adsorbovať na povrch živice. Potom sa použitím vhodného elučného činidla môže kyanid desorbovať zo živice a získať späť.

2. výhody: Môže znížiť celkovú spotrebu kyanidu v priemyselných procesoch recykláciou kyanidu. To má nielen ekonomické výhody, ale tiež znižuje dopad na životné prostredie spojený s likvidáciou odpadových vôd obsahujúcich kyanid.

3. Nevýhody: Iónomeničové živice je potrebné starostlivo vyberať a udržiavať. Proces regenerácie môže vyžadovať použitie ďalších chemikálií a existuje riziko znečistenia živicou, čo môže znížiť účinnosť procesu získavania kyanidu.

Záver

Odpadová voda s obsahom kyanidu predstavuje vážne nebezpečenstvo pre životné prostredie a zdravie. Rozhodujúce je pochopenie mechanizmov toxicity a implementácia vhodných liečebných procesov. Každá metóda čistenia, či už ide o odpadové vody s vysokou alebo nízkou koncentráciou, má svoj vlastný súbor výhod a nevýhod. Výber spôsobu úpravy závisí od rôznych faktorov, ako je počiatočná koncentrácia kyanidu, požadovaná účinnosť úpravy, nákladová efektívnosť a vplyv na životné prostredie. V budúcnosti je potrebný ďalší výskum a vývoj na zlepšenie existujúcich procesov úpravy a vývoj nových, efektívnejších a nákladovo efektívnejších metód na úpravu odpadových vôd obsahujúcich kyanid, aby sa zabezpečilo čistejšie a bezpečnejšie životné prostredie.