Процес за закисељавање и опоравак натријум цијанида и тешких метала из отпадних вода

Увод

Отпадне воде које садрже цијанид настају из разних индустријских процеса као што су рударство злата, галванизација и хемијска производња. Због високе токсичности цијанида , неправилно испуштање ових отпадних вода може изазвати озбиљно загађење животне средине и штету по људско здравље. Стога су третман и опоравак ресурса отпадних вода које садрже цијанид постали кључна питања. Међу методама третмана, ацидификација и опоравак натријум цијанида и тешких метала је широко коришћен и ефикасан приступ, који не само да смањује ризик по животну средину већ и остварује рециклажу вредних ресурса.

Принцип опоравка ацидификације

Конверзија цијанида у водоник цијанид (HCN)

У процесу закисељавања, јаке киселине попут сумпорне киселине додају се отпадним водама које садрже цијаниде. У киселим условима, слободни цијанидни јони у отпадним водама трансформишу се у водоник цијанид (HCN). Водоник цијанид је испарљиво једињење. Када се pH вредност отпадних вода подеси на ниску вредност, обично испод 2, реакција ће се вероватно одвијати, што олакшава конверзију цијанидних јона у гас HCN.

Рекуперација натријум цијанида

Генерисани гас HCN се затим уводи у торањ за апсорпцију алкалија. Унутар торња реагује са раствором натријум хидроксида (NaOH). Како реакција одмиче, формира се натријум цијанид (NaCN) и акумулира се у апсорпционом раствору. Када концентрација NaCN у раствору достигне око 10% - 12%, може се рециклирати и поново користити у релевантним индустријским процесима, као што је процес излуживања у рударству злата.

Ослобађање и таложење тешких метала

Поред слободног цијанида, отпадне воде често садрже комплексе тешких метала и цијанида, попут оних бакра и цинка. У киселим условима, ови комплекси се разлажу. Када се јони тешких метала ослободе, они могу формирати нерастворљиве соли и таложити се под одређеним условима. На пример, подешавање pH вредности или додавање одређених средстава за таложење може проузроковати да јони бакра формирају талоге.

Кораци процеса

Корак 1: Претходни третман отпадних вода

Отпадна вода високе концентрације која садржи алкални цијанид прво пролази кроз измењивач топлоте паром ради контроле температуре. Типично, температура се одржава у опсегу од 20 до 25°C. Ова контрола температуре помаже у оптимизацији брзине реакције и обезбеђује стабилност процеса. Концентрација цијанида у отпадној води високе концентрације генерално се креће од 5000 до 5500 ppm, а pH вредност је између 10.5 и 12.5.

Корак 2: Закисељавање

Претходно третирана отпадна вода се доводи у торањ за прскање за закисељавање одређеним протоком, на пример, 2 м³/х. Затим се додаје концентрована сумпорна киселина. Количина додате сумпорне киселине се подешава према карактеристикама отпадне воде, генерално 25-30 кг/м³, како би се pH вредност отпадне воде смањила на мање од 2. Топлота ослобођена током додавања сумпорне киселине може убрзати реакцију, олакшавајући слободним цијанидним јонима у отпадној води да се претворе у испарљиви HCN.

Корак 3: Генерисање и одвајање HCN

У јако киселој средини торња за прскање закисељавања, подстиче се конверзија цијанида у HCN. Формирани HCN гас се затим усисава вакуумским центрифугалним вентилатором и улази у следећу фазу - торњев за апсорпцију алкалија. Истовремено, како се pH вредност смањује, неки јони тешких метала у отпадној води почињу да се мењају. На пример, концентрација јона бакра у отпадној води може пасти, а неки тешки метали почињу да формирају талоге.

Корак 4: Апсорпција и опоравак натријум цијанида

Гас HCN улази у торњеву за апсорпцију алкалија и апсорбује га раствор NaOH концентрације 20% - 30%. Течност за апсорпцију алкалија у торњу се рециклира, а током процеса рециклаже користи се вентилатор како би се осигурало да се гас HCN више пута апсорбује. Како се реакција апсорпције наставља, концентрација NaCN у течности за апсорпцију постепено повећава. Када концентрација NaCN достигне 10% - 12%, може се вратити у процес лужења ради поновне употребе, чиме се постиже опоравак натријум цијанида.

Корак 5: Таложење и одвајање тешких метала

За отпадне воде након испуштања HCN, пошто су неки комплекси тешких метала и цијанида разложени под киселим условима, може се спровести даљи третман како би се исталожили тешки метали. На пример, подешавање pH вредности отпадних вода на алкални опсег може довести до формирања хидроксида тешких метала који се исталоже. Затим, методе одвајања чврсте и течне фазе, као што су филтрација или седиментација, могу се користити за одвајање исталожених тешких метала из отпадних вода, постижући уклањање и опоравак тешких метала.

Предности методе опоравка закисељавања

Ресоурце Рецицлинг

Метода рекуперације закисељавањем може ефикасно рекуперити натријум цијанид из отпадних вода које садрже цијанид, који се могу поново користити у релевантним индустријским процесима, смањујући потрошњу новог натријум цијанида и снижавајући трошкове производње. Истовремено, тешки метали се такође могу рекуперирати, претварајући отпад у вредне ресурсе.

Трошкови - ефективност

У поређењу са неким другим методама третмана које се фокусирају само на уништавање цијанида, метода опоравка закисељавањем не само да третира отпадне воде већ и опоравља вредне супстанце. Иако захтева потрошњу киселине и алкалија, вредност опорављеног натријум цијанида и тешких метала може надокнадити део трошкова третмана, чинећи целокупни третман исплативијим на дужи рок.

Пријатељство околине

Рекуперацијом натријум цијанида и тешких метала, количина загађивача у отпадним водама је значајно смањена. Пречишћене отпадне воде имају мањи садржај цијанида и тешких метала, што је погодније за накнадно испуштање или даљи третман, смањујући негативан утицај на животну средину.

Потрошња у процесу опоравка од закисељавања

Потрошња методе закисељавања за отпадне воде које садрже цијанид углавном укључује сумпорну киселину, каустичну соду (NaOH), креч и електричну енергију. Зими је потребно претходно загрејати отпадне воде, па се троши и пара.

1. Потрошња киселине

• Конверзија цијанида у HCN : Количина сумпорне киселине потребна за претварање цијанида у отпадним водама у HCN зависи од концентрације цијанида у отпадним водама. На пример, за третман 1 м³ отпадних вода са концентрацијом цијанида од 5000 ppm, потребна је одређена количина сумпорне киселине за ову конверзију.

• Закисељавање отпадних вода : Поред киселине за конверзију цијанида, користи се додатна киселина за подешавање нивоа киселости отпадних вода. Количина потребна за снижавање pH вредности испод 2 је важан фактор.

• Реакција са алкалијама у отпадним водама : У отпадним водама могу постојати неке алкалне супстанце које реагују са сумпорном киселином, али генерално, ова потрошња је релативно мала у поређењу са количинама које се користе за конверзију цијанида и закисељавање.

• Реакција са карбонатом у отпаду : Ако сировине које садрже цијанид имају висок садржај карбоната , као што је случај са неким цијанидним остацима, карбонат ће реаговати са киселином и формирати угљен-диоксид. У таквим случајевима, потрошња сумпорне киселине ће се значајно повећати, а ови материјали можда нису идеални за третман методом рекуперације киселином.

2. Потрошња алкалија : Каустична сода (NaOH) се користи у торњу за апсорпцију алкалија за апсорпцију HCN и формирање NaCN. Количина потрошеног NaOH повезана је са количином произведеног HCN и ефикасношћу апсорпције.

3. Потрошња креча : У неким случајевима, креч се може користити у накнадном третману отпадних вода, као што је подешавање pH вредности за таложење тешких метала. Потребна количина креча зависи од врсте и концентрације тешких метала у отпадним водама и потребног опсега подешавања pH вредности.

4. Потрошња електричне енергије и паре : Електричну енергију користе опрема као што су пумпе, вентилатори и вакуумски центрифугални вентилатори у процесу. Зими, приликом предгревања отпадних вода, пара се троши да би се температура подигла на одговарајући ниво за реакцију.

Закључак

Метода закисељавања отпадних вода које садрже цијанид ради опоравка натријум цијанида и тешких метала је свеобухватна и ефикасна технологија пречишћавања. Праћењем специфичних корака процеса, не само да се могу уклонити токсични цијанид и тешки метали из отпадних вода, већ се могу и рециклирати вредни ресурси. Иако постоје одређене потрошње материјала и енергије у процесу, с обзиром на његове еколошке и економске користи, има широке могућности примене у пречишћавању отпадних вода које садрже цијанид. Међутим, у стварном раду, потребно је предузети строге мере безбедности због токсичности гаса HCN. Истовремено, потребна је континуирана оптимизација параметара процеса како би се побољшала ефикасност опоравка и смањили трошкови.