Elektrolytisk oxidationsprocess för behandling av natriumcyanidavloppsvatten

Beskrivning

Cyanidhaltigt avloppsvatten, särskilt det som härrör från natriumcyanid , är ett stort miljöproblem. Sådant avloppsvatten är mycket giftigt och kommer huvudsakligen från industrier som galvanisering, gasproduktion, koksning, metallurgi, metallbearbetning, kemisk fiber, plast, bekämpningsmedel och den kemiska industrin. I vatten är det instabilt och benäget att sönderdelas. Både oorganiska och organiska cyanider är extremt giftiga ämnen. Till exempel är den dödliga dosen av cyanid för människokroppen 0.18 g och den för kaliumcyanid är 0.12 g. Dessutom varierar den dödliga koncentrationen av cyanid för fisk i vatten från 0.04–0.1 mg/L. Som ett resultat av detta behövs det snarast effektiva behandlingsmetoder för att mildra dess skadliga inverkan på miljön och människors hälsa.

Grunderna i elektrolytisk oxidation för cyanidhaltigt avloppsvatten

Den elektrolytiska oxidationsprocessen för behandling av natriumcyanidavloppsvatten fungerar enligt principen att använda en elektrisk ström för att driva kemiska reaktioner vid anoden och katoden, varigenom cyaniden i avloppsvattnet omvandlas till mindre skadliga ämnen. I denna process genomgår både enkel cyanid och komplex cyanid i avloppsvattnet elektrolys.

Anodreaktioner

• För enkel cyanid : Under det första reaktionssteget vid anoden reagerar enkel cyanid kraftigt med andra ämnen i avloppsvattnet för att bilda en mindre giftig förening. I det efterföljande andra steget sker två reaktioner. Den ena reaktionen bryter ytterligare ner denna förening till koldioxid , kväve och vatten. Den andra reaktionen resulterar i bildandet av ammonium.

• För koordinationscyanid (med kopparinnehållande komplex som exempel) : När koordinationscyanid, liksom kopparinnehållande komplex, når anoden reagerar den och bildar kopparjoner och en annan mindre giftig förening. När bordssalt tillsätts det elektrolytiska mediet sker ytterligare reaktioner. Kloridjoner från saltet oxideras och bildar nybildat klor. Detta nybildade klor reagerar sedan med cyanid och andra ämnen i avloppsvattnet för att bryta ner cyanidföreningarna till mindre skadliga produkter, inklusive koldioxid, kväve och kloridjoner.

Katodreaktioner

Vid katoden tar vätejoner upp elektroner och bildar vätgas. För metallinnehållande cyanidkomplex, såsom de med koppar, tar kopparjoner upp elektroner och kan avsättas som kopparmetall. Under vissa förhållanden kan kopparjoner också reagera med hydroxidjoner för att bilda kopparhydroxidfällning.

Viktiga överväganden i den elektrolytiska oxidationsprocessen

• Elektrodmaterial : Valet av elektrodmaterial är avgörande. I många fall kan kolstål användas som katodmaterial. Anoder måste dock tåla den hårda elektrokemiska miljön. Dimensionsstabila anoder (DSA), som är tillverkade av ädelmetalloxider och produceras av flera företag, är väl lämpade för denna tillämpning. Grafit kan också fungera som anodmaterial, men det har nackdelen att det gradvis förbrukas under elektrolysprocessen.

• Temperaturkontroll : Temperaturen på spillvätskan under elektrolysen måste regleras noggrant. Den bör generellt hållas under 25 °C. Om temperaturen stiger för högt kommer klor som produceras från oxidationen av kloridjoner i det tillsatta saltet att försvinna innan det kan reagera med cyaniden, vilket minskar effektiviteten i cyanidförstöringsprocessen.

• Kloridjontillsats : Att tillsätta kloridjoner till avloppsvattnet kan förbättra den elektrolytiska oxidationen av cyanid. Vanligtvis räcker det med att tillsätta 1–2 g kloridjoner/L. I vissa fall har det visat sig att tillsats av koksalt (natriumklorid) i en koncentration av 25 g per liter till avloppsvätskan effektivt bidrar till den elektrolytiska destruktionen av cyanid.

Fördelar med den elektrolytiska oxidationsprocessen

• Hög effektivitet för avloppsvatten med hög koncentration : Den elektrolytiska oxidationsprocessen är särskilt effektiv för behandling av avloppsvatten med hög koncentration av cyanid, såsom det som finns i guldgruvor. Den kan avsevärt minska cyanidkoncentrationen i avloppsvattnet.

• In-situ-generering av reaktiva ämnen : Under elektrolys genereras reaktiva ämnen som nybildat klor i systemet. Detta eliminerar behovet av extern tillsats av potentiellt farliga och dyra oxidationsmedel i stora mängder.

• Flexibilitet : Processen kan justeras efter avloppsvattnets specifika sammansättning. Genom att kontrollera parametrar som strömtäthet, spänning och tillsats av vissa salter kan den elektrolytiska oxidationsprocessen optimeras för olika typer av cyanidhaltigt avloppsvatten, oavsett om de innehåller enkla eller komplexa cyanidföreningar.

Slutsats

Den elektrolytiska oxidationsprocessen erbjuder en lovande lösning för behandling av natriumcyanidavloppsvatten . Genom att förstå de kemiska reaktioner som sker vid anoden och katoden, noggrant välja elektrodmaterial, kontrollera temperaturen och tillsätta lämpliga mängder kloridjoner kan denna metod effektivt avlägsna cyanidföroreningar från avloppsvatten. I takt med att industrier fortsätter att söka efter mer hållbara och effektiva sätt att hantera sitt avfall, kommer den elektrolytiska oxidationsprocessen sannolikt att få en mer utbredd tillämpning vid behandling av cyanidhaltigt avloppsvatten. Ytterligare forskning och utveckling behövs dock fortfarande för att förbättra processen, minska kostnaderna och öka dess övergripande effektivitet och miljövänlighet.