Tractament adequat dels residus que contenen cianur en l'aplicació de cianur de sodi

introducció

Sodi cianur s'utilitza àmpliament en diverses indústries com la mineria, la galvanoplàstia i la síntesi química a causa de les seves propietats químiques úniques. Tanmateix, l'aplicació de Cianur de sodi genera inevitablement cianur- que contenen residus, que representen amenaces importants per a la salut humana i el medi ambient si no es gestionen correctament. El cianur és altament tòxic i pot causar danys greus als organismes fins i tot en petites quantitats. Per tant, és de suma importància adoptar mètodes correctes per tractar aquests residus.

Perills dels residus que contenen cianur

Toxicitat per als humans

El cianur pot entrar al cos humà per inhalació, ingestió o contacte amb la pell. Un cop dins del cos, es pot unir ràpidament a la citocrom oxidasa de les cèl·lules, inhibint la respiració cel·lular i provocant hipòxia tissular. En casos greus, pot causar una mort ràpida. Fins i tot una exposició a baixos nivells durant un llarg període pot causar símptomes com ara mal de cap, marejos, debilitat i, en alguns casos, problemes de salut crònics.

Impacte en els organismes aquàtics

El cianur és extremadament tòxic per a la vida aquàtica. Fins i tot a concentracions molt baixes, pot alterar les funcions fisiològiques normals dels peixos, invertebrats i altres organismes aquàtics. Pot afectar la seva respiració, creixement, reproducció i sistema immunitari. Per exemple, quan la concentració d'ió cianur és de 0.02 a 1.0 mg/L (en 24 hores), els peixos poden morir. El cianur també pot causar danys a llarg termini als ecosistemes aquàtics en reduir la biodiversitat i alterar la cadena alimentària.

Efectes sobre les plantes

Quan les plantes estan exposades a residus que contenen cianur, això pot tenir un impacte negatiu en el seu creixement i desenvolupament. Altes concentracions de cianur poden inhibir el creixement de les arrels de les plantes, reduir l'absorció de nutrients i afectar la fotosíntesi. A les zones agrícoles, això pot conduir a una reducció del rendiment i la qualitat dels cultius. A més, les aigües residuals que contenen cianur utilitzades per al reg poden contaminar el sòl, afectant la qualitat del sòl i el creixement dels cultius posteriors.

Mètodes de tractament per a residus que contenen cianur

Mètode de cloració alcalina

PrincipiAquest mètode ajusta el pH de les aigües residuals que contenen cianur a 8.5-9 i després afegeix oxidants a base de clor. Els oxidants a base de clor, com ara el lleixiu (principalment NaClO) o el clor gasós (Cl₂, que es dissol en aigua per formar HClO), reaccionen amb els ions cianur (CN⁻). En el primer pas, el cianur s'oxida a cianat (CNO⁻), que és molt menys tòxic. Una oxidació posterior pot convertir el cianat en diòxid de carboni (CO₂) i nitrogen (N₂). Les reaccions químiques es poden expressar simplement com:

CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺

2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → 2CO₂ + N₂ + 3Cl⁻ + 2OH⁻

Avantatges i inconvenientsEl mètode de cloració alcalina és relativament senzill d'operar i s'ha utilitzat àmpliament. Pot reduir eficaçment el contingut de cianur en les aigües residuals a un nivell relativament baix. Tanmateix, és més adequat per tractar aigües residuals amb concentracions de cianur relativament baixes. Si la concentració de cianur és massa alta, es requerirà una gran quantitat d'oxidants a base de clor, cosa que pot augmentar el cost del tractament i produir contaminants secundaris.

Mètode d'hidròlisi pressuritzada

PrincipiEn aquest mètode, les aigües residuals que contenen cianur es col·loquen en un recipient tancat. S'hi afegeix àlcali i, a continuació, les aigües residuals s'escalfen i es pressuritzen. En aquestes condicions, el cianur experimenta reaccions d'hidròlisi. Els ions cianur reaccionen amb les molècules d'aigua per produir formiat de sodi (HCOONa) i amoníac (NH₃) no tòxics. L'equació de la reacció química és:

CN⁻ + 2H₂O → HCOO⁻ + NH₃

Avantatges i inconvenientsEl mètode d'hidròlisi per pressurització té una àmplia gamma d'adaptabilitat a la concentració de cianur en aigües residuals. També pot tractar compostos de cianur complexos. L'operació és relativament senzilla pel que fa al procés de reacció. Tanmateix, aquest mètode requereix equips especials per a la pressurització i l'escalfament, cosa que fa que el procés general sigui complex. A més, el consum d'energia i la inversió en equips són relativament elevats, cosa que resulta en uns costos de tractament elevats.

Mètode acidificat

PrincipiEn el mètode acidificat, s'afegeix àcid sulfúric a les aigües residuals que contenen cianur per ajustar el pH a 2-3. En condicions àcides, el cianur de les aigües residuals reacciona per formar gas cianur d'hidrogen (HCN). Com que la densitat del gas cianur d'hidrogen és petita, i utilitzant el principi de l'equilibri de la pressió de l'aire, es fa passar aire a través de les aigües residuals per transportar el gas cianur d'hidrogen. El gas cianur d'hidrogen transportat es pot introduir en una solució alcalina per al seu reciclatge. La principal reacció química és:

CN⁻ + H⁺ → HCN↑

Avantatges i inconvenientsUn dels avantatges d'aquest mètode és que potencialment pot recuperar Cianur de sodi, que té un cert valor econòmic. Tanmateix, aquest mètode requereix un control estricte de les condicions d'operació. El gas cianur d'hidrogen és extremadament tòxic i qualsevol fuita durant el procés pot representar una greu amenaça per al medi ambient i la salut humana. Per tant, calen mesures de seguretat d'alt nivell i segellat dels equips.

Mètodes de tractament biològic

PrincipiAlguns microorganismes tenen la capacitat de descompondre el cianur. En els mètodes de tractament biològic, s'utilitzen bacteris o fongs específics per degradar el cianur dels residus. Aquests microorganismes poden utilitzar el cianur com a font de carboni o nitrogen mitjançant una sèrie de reaccions enzimàtiques, convertint-lo en substàncies no tòxiques com ara diòxid de carboni, aigua i amoníac. Per exemple, alguns bacteris que degraden el cianur poden descompondre el cianur en compostos menys nocius a través de vies metabòliques.

Avantatges i inconvenientsEls mètodes de tractament biològic són relativament respectuosos amb el medi ambient, ja que no introdueixen un gran nombre de reactius químics. Poden ser rendibles per tractar residus que contenen cianur de gran volum i baixa concentració. Tanmateix, el tractament biològic depèn en gran mesura de les condicions ambientals com la temperatura, el pH i la presència d'altres substàncies. Si les condicions no són adequades, l'activitat dels microorganismes s'inhibirà, cosa que afectarà l'efecte del tractament. A més, el procés de tractament pot ser relativament lent en comparació amb alguns mètodes químics.

Tractament en fase sòlida de residus que contenen cianur

Per als residus sòlids que contenen cianur, com ara els procedents de residus miners o industrials, els mètodes de tractament també són crucials. Un enfocament comú és immobilitzar el cianur en els residus sòlids. Això es pot aconseguir afegint certs agents aglutinants o estabilitzadors. Per exemple, afegir ciment o calç als residus pot formar una matriu sòlida que encapsula el cianur, reduint el seu potencial de lixiviació. Un altre mètode és utilitzar reactius químics per reaccionar amb el cianur en els residus sòlids, convertint-los en compostos menys solubles o menys tòxics.

Requisits reglamentaris i consideracions de seguretat

Requisits reglamentaris

En molts països i regions, hi ha regulacions estrictes pel que fa al tractament i l'eliminació de residus que contenen cianur. Per exemple, l'Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units (USEPA) ha establert límits específics per a la concentració màxima de cianur en aigua potable (0.05 mg/L) i aigua ecològica (0.20 mg/L). En aigües residuals industrials, la concentració màxima en massa de cianur també està regulada, normalment al voltant de 0.50 mg/L. Les indústries que generen residus que contenen cianur han de complir aquestes regulacions. Han d'implementar mètodes de tractament adequats per garantir que les aigües residuals abocades o els residus eliminats compleixin els estàndards especificats. L'incompliment pot comportar sancions greus, incloses multes i la possible paralització de les operacions.

Consideracions de seguretat

Quan es manipulen residus que contenen cianur, la seguretat sempre ha de ser una prioritat màxima. Els treballadors que participen en el procés de tractament han d'estar equipats amb l'equip de protecció individual (EPI) adequat. Això inclou respiradors de cara completa per evitar la inhalació de gasos cianur tòxics, vestits resistents a productes químics per protegir la pell del contacte amb substàncies que contenen cianur, guants de goma i botes de goma. A més, les zones de treball han d'estar ben ventilades per reduir l'acumulació de gasos relacionats amb el cianur. S'ha de proporcionar formació regular sobre seguretat als treballadors per garantir que estiguin familiaritzats amb els procediments de manipulació adequats, les mesures de resposta a emergències en cas de vessaments o fuites i els possibles perills del cianur.

Conclusió

Tractament adequat dels residus que contenen cianur generats durant l'aplicació de cianur de sodi és essencial per protegir la salut humana i el medi ambient. Si entenem els perills d'aquests residus i adoptem mètodes de tractament adequats com la cloració alcalina, la hidròlisi pressuritzada, el mètode acidificat o el tractament biològic, podem reduir eficaçment els riscos associats al cianur. El compliment dels requisits reglamentaris i la garantia de la seguretat en el procés de tractament també són passos crucials en la gestió dels residus que contenen cianur. Cal continuar investigant i desenvolupant en aquest àmbit per millorar les tecnologies de tractament, fent-les més eficients, rendibles i respectuoses amb el medi ambient.