Paggamit ng Activated Carbon para Alisin ang Libreng Cyanide (CN−) sa Wastewater

pagpapakilala

Ang pang-industriya na wastewater ay kadalasang naglalaman ng iba't ibang mga nakakalason na sangkap, kung saan Libreng cyanide (CN−) ay partikular na nababahala dahil sa mataas na toxicity nito. Kahit sa maliit na dosis, cyanide ay maaaring nakamamatay, na ginagawang isang kritikal na isyu sa kapaligiran ang paggamot sa wastewater na naglalaman nito. Ang mga mahigpit na regulasyon ay inilagay upang kontrolin ang paglabas ng cyanide - na naglalaman ng wastewater, na naglalayong hindi lamang upang matugunan ang mga karaniwang kinakailangan kundi pati na rin upang mabawi ang mas maraming cyanide hangga't maaari mula sa mga tailing at mga effluent ng pabrika. Ang aktibong carbon ay lumitaw bilang isang promising na materyal para sa pag-alis ng libreng cyanide mula sa wastewater, at ang artikulong ito ay tuklasin ang mga aplikasyon, mekanismo, at mga salik na nakakaimpluwensya nang detalyado.

Mga Pinagmumulan ng Cyanide sa Wastewater

Ang mataas na konsentrasyon ng cyanide sa wastewater ay pangunahing nagmumula sa mga prosesong pang-industriya tulad ng electroplating, cyanide-based na gold extraction, gas washing at cooling water sa mga coke oven at blast furnace, gayundin sa ilang industriya ng kemikal, mineral processing, synthetic rubber, fiber, at dye. Ang konsentrasyon ng cyanide sa mga wastewater na ito ay maaaring mula sa 1 - 180 mg/L o mas mataas pa.

Mga Mekanismo ng Activated Carbon sa Pag-alis ng Libreng Cyanide

Pisikal na Adsorption

Ang activated carbon ay may napakahusay na microporous na istraktura at isang malaking partikular na lugar sa ibabaw, karaniwang mula 500 hanggang 3000 m²/g. Ang pisikal na istrukturang ito ay nagbibigay dito ng malakas na pisikal na kakayahan sa adsorption. Ang mga cyanide ions sa wastewater ay maaaring ma-adsorbed sa ibabaw ng activated carbon sa pamamagitan ng mga puwersa ng van der Waals. Ang malaking lugar sa ibabaw ay nagbibigay ng maraming adsorption site, na nagbibigay-daan para sa epektibong pagkuha ng libreng cyanide.

Chemical Adsorption at Catalytic Oxidation

Bilang karagdagan sa pisikal na adsorption, ang activated carbon ay maaari ding lumahok sa mga reaksiyong kemikal. Kapag ang activated carbon ay nag-adsorb ng oxygen at tubig sa wastewater, maaari itong makabuo ng hydrogen peroxide (H₂O₂) sa ibabaw nito, na ang activated carbon mismo ang kumikilos bilang isang catalyst. Sa pagkakaroon ng mga tansong asin, ang nabuong H₂O₂ ay maaaring mag-oxidize at mabulok ang cyanide. Ang mekanismo ng reaksyon ay ang mga sumusunod:

1. Pagbuo ng H₂O₂: Ang oxygen at tubig ay na-adsorbed sa activated carbon surface upang bumuo ng H₂O₂.

2. Oxidation ng cyanide: Ang cyanide ay na-oxidize ng H₂O₂ sa ilalim ng catalytic action ng mga copper salt, na nagreresulta sa pagkabulok ng cyanide sa hindi gaanong nakakapinsalang mga sangkap.

Mga Salik na Nakakaapekto sa Kahusayan sa Pag-alis ng Activated Carbon

Paunang Konsentrasyon ng Cyanide

Kung mas mataas ang paunang konsentrasyon ng libreng cyanide sa wastewater, mas malaki ang puwersang nagtutulak para sa adsorption. Gayunpaman, dahil ang kapasidad ng adsorption ng activated carbon ay limitado, kapag ang paunang konsentrasyon ay lumampas sa isang tiyak na halaga, ang kahusayan sa pag-alis ay maaaring hindi tumaas nang proporsyonal. Sa ilang mga pag-aaral, napag-alaman na sa pagtaas ng paunang konsentrasyon ng cyanide, ang dami ng cyanide na na-adsorbed sa bawat yunit ng masa ng activated carbon ay unang tumataas at pagkatapos ay bumababa.

pH Halaga

Ang halaga ng pH ng wastewater ay makabuluhang nakakaapekto sa adsorption ng cyanide sa pamamagitan ng activated carbon. Sa pangkalahatan, sa ilalim ng acidic na mga kondisyon, ang kapasidad ng adsorption ng activated carbon para sa cyanide ay medyo mababa. Habang tumataas ang halaga ng pH, unti-unting tumataas ang kapasidad ng adsorption. Kapag ang pH ay nasa alkaline range, lalo na sa itaas ng 11. ang rate ng pag-alis ng cyanide ay maaaring umabot ng higit sa 95% sa loob ng 30 minuto sa ilang mga kaso. Ito ay dahil ang speciation ng cyanide sa solusyon ay nagbabago sa pH, at ang anyo ng cyanide ions ay mas nakakatulong sa adsorption sa activated carbon sa ilalim ng alkaline na kondisyon.

Temperatura

Ang adsorption ng cyanide sa pamamagitan ng activated carbon ay isang exothermic na proseso. Habang tumataas ang temperatura, kadalasang bumababa ang kapasidad ng adsorption. Halimbawa, sa kaso ng tanso - impregnated activated carbon, kapag halo-halong may cyanide solution, ang adsorption effect ng cyanide ay bumababa sa pagtaas ng temperatura. Ito ay dahil ang pagtaas ng temperatura ay nagtataguyod ng desorption ng mga adsorbed substance mula sa ibabaw ng activated carbon.

Oras ng Paghalo

Ang sapat na oras ng pagpapakilos ay kinakailangan upang matiyak na ang cyanide sa wastewater ay may sapat na kontak sa activated carbon. Sa paunang yugto, habang tumataas ang oras ng pagpapakilos, mabilis na tumataas ang rate ng pag-alis ng cyanide. Gayunpaman, pagkatapos maabot ang isang tiyak na oras, ang rate ng pag-alis ay may posibilidad na maging matatag, na nagpapahiwatig na ang proseso ng adsorption ay umabot sa equilibrium.

Mga Application ng Activated Carbon sa Paggamot ng Cyanide - Naglalaman ng Wastewater

Sa Industriya ng Pagmimina ng Ginto

Sa pagmimina ng ginto, lalo na sa mga proseso ng pagkuha ng ginto na batay sa cyanide, isang malaking halaga ng wastewater na naglalaman ng cyanide ay nabuo. Maaaring gamitin ang activated carbon upang alisin ang libreng cyanide mula sa wastewater na ito. Bilang karagdagan sa pag-alis ng cyanide, ang activated carbon ay maaari ding mag-adsorb ng ginto - mga cyanide complex (gaya ng Au(CN)₂⁻) sa wastewater. Ang adsorbed gold - cyanide complexes ay maaaring maproseso pa upang mabawi ang ginto, na makakamit ang parehong proteksyon sa kapaligiran at pagbawi ng mapagkukunan.

Sa Industriya ng Electroplating

Ang mga planta ng electroplating ay kadalasang gumagamit ng cyanide - na naglalaman ng mga solusyon sa proseso ng plating, na nagreresulta sa cyanide - kontaminadong wastewater. Ang activated carbon treatment ay maaaring epektibong mabawasan ang cyanide content sa wastewater upang matugunan ang mga pamantayan sa paglabas. Kung ikukumpara sa ilang tradisyunal na pamamaraan ng paggamot, tulad ng alkaline chlorination, ang activated carbon treatment ay may mga pakinabang ng mas kaunting pangalawang polusyon at ang potensyal para sa pagbawi ng mapagkukunan.

Paghahambing sa Iba pang Paraan ng Paggamot

Alkaline Chlorination

Ang alkaline chlorination ay isang medyo mature na paraan para sa pagsira cyanides sa wastewater. Gumagamit ito ng mga sangkap na naglalaman ng chlorine tulad ng chlorine gas, liquid chlorine, o bleaching powder upang i-oxidize ang cyanide sa hindi nakakalason na carbon dioxide (CO₂) at nitrogen (N₂). Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay maaaring makagawa ng mga nakakapinsalang by-product, at ang proseso ng operasyon ay nangangailangan ng mahigpit na kontrol sa dosis ng chlorine at mga kondisyon ng reaksyon. Sa kabaligtaran, ang activated carbon treatment ay isang mas environment friendly na opsyon na may kakayahang piliing mag-adsorb ng cyanide at potensyal na mabawi ang mahahalagang metal.

Hydrogen Peroxide Oxidation

Ang hydrogen peroxide oxidation ay maaari ding gamitin upang bawasan ang konsentrasyon ng cyanide sa wastewater. Maaari itong mag-oxidize ng cyanide sa mas mababang antas ng toxicity. Gayunpaman, ang hydrogen peroxide ay isang mamahaling reagent, at ang proseso ay maaaring mangailangan ng patuloy na pagdaragdag ng mga reagents, na nagpapataas ng gastos sa paggamot. Ang activated carbon, sa kabilang banda, ay may medyo matatag na pagganap kapag ito ay maayos na napili at ginamit, at ang pagbabagong-buhay nito ay maaari ding isaalang-alang upang mabawasan ang mga gastos.

Mga Pag-unlad sa Hinaharap

Pagbuo ng Modified Activated Carbon

Upang higit na mapabuti ang kahusayan ng activated carbon sa pag-alis ng libreng cyanide, isinasagawa ang pananaliksik sa modified activated carbon. Halimbawa, ang pagpapabinhi ng activated carbon na may iba't ibang metal (tulad ng tanso, bakal, atbp.) ay maaaring mapahusay ang kakayahan nitong catalytic oxidation para sa cyanide. Maaaring i-optimize ang iba't ibang metal - loaded activated carbon ayon sa mga partikular na katangian ng wastewater upang makamit ang mas mahusay na mga epekto sa paggamot.

Pinagsamang Proseso ng Paggamot

Uso rin ang pagsasama-sama ng activated carbon treatment sa iba pang paraan ng paggamot. Halimbawa, ang pagsasama-sama ng activated carbon adsorption sa biological na paggamot ay maaari munang gumamit ng activated carbon upang mabawasan ang mataas na konsentrasyon ng cyanide sa wastewater sa isang antas na mas angkop para sa biological na paggamot, at pagkatapos ay gumamit ng mga microorganism upang higit pang mabulok at alisin ang natitirang mga sangkap na nauugnay sa cyanide. Ang pinagsamang prosesong ito ay maaaring samantalahin ang mga lakas ng iba't ibang paraan ng paggamot at makamit ang mas mahusay at komprehensibo Paggamot ng basura.

Konklusyon

Ang activated carbon ay nagpapakita ng malaking potensyal sa pag-alis ng libreng cyanide (CN−) mula sa wastewater. Sa pamamagitan ng pisikal na adsorption at mga kemikal na reaksyon, maaari nitong epektibong bawasan ang nilalaman ng cyanide sa wastewater, nakakatugon sa mga pamantayan sa paglabas sa kapaligiran at kahit na pinapagana ang pagbawi ng mapagkukunan sa ilang mga kaso. Bagaman mayroon pa ring ilang mga lugar na kailangang pagbutihin, tulad ng higit pang pag-optimize sa kahusayan ng adsorption at pagbabawas ng mga gastos, sa patuloy na pag-unlad ng pananaliksik sa activated carbon modification at pinagsamang mga proseso ng paggamot, ang activated carbon ay gaganap ng lalong mahalagang papel sa paggamot ng cyanide - na naglalaman ng wastewater sa hinaharap.