Els perills i els processos de tractament del cianur - que contenen aigües residuals

introducció

Les aigües residuals que contenen cianur són una preocupació ambiental important a causa de la seva naturalesa altament tòxica. Els tres cianurs altament tòxics coneguts , és a dir, el cianur de sodi (NaCN), el cianur de potassi (KCN) i l'àcid cianhídric (HCN), representen una greu amenaça tant per a la salut humana com per al medi ambient. El denominador comú entre aquests cianurs és la seva capacitat de dissociar-se i alliberar fàcilment l'ió cianur (CN-).

Riscos del cianur - que contenen aigües residuals

Mecanisme de toxicitat per als humans

La toxicologia letal dels cianurs rau en el fet que l'ió cianur (CN-) té una forta afinitat pels ions de ferro. Un cop al cos humà, el CN- s'uneix fàcilment als ions de ferro, la qual cosa comporta una disminució de la capacitat de transport d'oxigen de les substàncies que contenen ferro. Això, finalment, provoca una deficiència d'oxigen a les cèl·lules del sistema nerviós central. Com a conseqüència, els individus enverinats solen morir per paràlisi central respiratòria. La intoxicació es pot produir per diverses vies, com ara el contacte amb la pell, la ingestió oral, la inhalació, la injecció i el contacte amb la mucosa. Fins i tot una petita quantitat d'exposició al cianur pot posar en perill la vida.

Impacte ambiental

Les aigües residuals que contenen cianur, si no es tracten adequadament i s'aboquen a les masses d'aigua, poden tenir un impacte devastador en la vida aquàtica. Els organismes aquàtics són extremadament sensibles al cianur. Fins i tot a concentracions baixes, el cianur pot alterar les funcions fisiològiques normals de peixos, invertebrats i altres espècies aquàtiques, provocant un creixement reduït, problemes reproductius i, finalment, la mort. Això, al seu torn, pot alterar tot l'ecosistema aquàtic, afectant les cadenes alimentàries i la biodiversitat.

Processos de tractament de cianur - que contenen aigües residuals

Tractament d'aigües residuals que contenen cianur d'alta concentració: recuperació de cianurs

Per a les aigües residuals que contenen cianur d'alta concentració, sovint s'utilitza el mètode de recuperació de cianurs. Aquest enfocament té com a objectiu extreure i reciclar cianurs valuosos de les aigües residuals. Una tècnica comuna és l'extracció amb dissolvent. En l'extracció amb dissolvents, s'utilitza un dissolvent orgànic adequat per extreure selectivament compostos de cianur de la fase aquosa d'aigües residuals. La fase orgànica carregada de cianur es pot processar posteriorment per recuperar cianurs purs. Aquest mètode té l'avantatge no només de reduir l'impacte ambiental eliminant el cianur de les aigües residuals, sinó també de recuperar un recurs químic potencialment valuós. Tanmateix, requereix una selecció acurada dels dissolvents i un estricte control de les condicions de funcionament per garantir una extracció d'alta eficiència i minimitzar les pèrdues de dissolvents.

Baixa - Concentració de cianur - que conté Tractament d'aigües residuals: destrucció de cianur

Mètodes d'oxidació

1.Oxidació química

• Principi : Els mètodes d'oxidació química utilitzen agents oxidants forts per convertir els ions cianur en substàncies menys tòxiques o no tòxiques. Per exemple, els oxidants basats en clor com l'hipoclorit de sodi (NaOCl) poden reaccionar amb els ions cianur. La reacció primer converteix el cianur (CN-) en cianat (CNO-), i una oxidació posterior pot descompondre el cianat en diòxid de carboni (CO2), nitrogen (N2) i altres productes innocus. La reacció general es pot representar de la següent manera:

• En el primer pas: (CN^ -+OCl^ -\rightarrow CNO^ -+Cl^)

• En el segon pas: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\rightarrow 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• Avantatges : L'oxidació química és relativament senzilla d'operar i pot ser eficaç en el tractament d'aigües residuals que contenen cianur de baixa concentració. Es pot implementar en plantes de tractament d'aigües residuals existents amb algunes modificacions al procés de tractament.

• Desavantatges : L'ús de grans quantitats d'agents oxidants pot ser costós. A més, si no es controla adequadament, la reacció pot produir subproductes que també podrien ser nocius per al medi ambient. Per exemple, l'ús excessiu de clor pot conduir a la formació de subproductes de desinfecció com ara trihalometans.

2.Oxidació electrolítica

• Principi : En l'oxidació electrolítica, es fa passar un corrent elèctric a través de les aigües residuals que contenen cianur en una cel·la electrolítica. L'ànode de la cel·la actua com el lloc on es produeix l'oxidació. Els ions cianur s'oxiden a la superfície de l'ànode. La reacció general a l'ànode es pot escriure com (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), i es pot produir una oxidació addicional del cianat per formar diòxid de carboni i nitrogen.

• Avantatges : És un mètode de tractament relativament net, ja que no introdueix substàncies químiques addicionals a part dels elèctrodes. Es pot automatitzar i controlar amb precisió.

• Desavantatges : Tanmateix, com s'ha esmentat, l'oxidació electrolítica consumeix molta energia. La necessitat d'un subministrament continu d'electricitat fa que el cost del tractament sigui relativament elevat. A més, els elèctrodes poden patir corrosió amb el temps, cosa que requereix un manteniment i una substitució regulars.

Tractament Biològic

1. Principi : El tractament biològic de les aigües residuals que contenen cianur es basa en microorganismes que poden metabolitzar el cianur com a font de carboni o nitrogen. Alguns bacteris i fongs tenen la capacitat de descompondre el cianur mitjançant reaccions enzimàtiques. Per exemple, certs bacteris que degraden el cianur poden convertir el cianur en amoníac i formar-lo mitjançant una sèrie de passos enzimàtics. L'amoníac pot ser nitrificat encara més per altres microorganismes del sistema de tractament.

2. Avantatges : El tractament biològic és generalment més respectuós amb el medi ambient, ja que no implica l'ús de grans quantitats de productes químics. Pot ser rendible per tractar aigües residuals que contenen cianur de baixa concentració a llarg termini, especialment en els casos en què hi ha establert un consorci microbià adequat.

3. Desavantatges : Tanmateix, el tractament biològic és molt sensible als canvis en la composició, la temperatura i el pH de les aigües residuals. Els canvis sobtats en aquests paràmetres poden inhibir el creixement i l'activitat dels microorganismes que degraden el cianur, cosa que redueix l'eficiència del tractament. També requereix un temps de tractament relativament llarg en comparació amb alguns mètodes químics.

Mètode de regeneració i recuperació del cianur

1. Principi : Aquest mètode és similar al mètode de recuperació per a aigües residuals d'alta concentració, però també es pot aplicar a alguns casos de baixa concentració. Se centra en la regeneració i el reciclatge del cianur de les aigües residuals. Un enfocament és utilitzar resines d'intercanvi iònic. Els ions cianur de les aigües residuals es poden adsorbir a la superfície de la resina. Aleshores, mitjançant un eluent adequat, el cianur es pot desorbir de la resina i recuperar-lo.

2. Avantatges : Pot reduir el consum global de cianur en els processos industrials mitjançant el reciclatge del cianur. Això no només té beneficis econòmics, sinó que també redueix l'impacte ambiental associat a l'eliminació d'aigües residuals que contenen cianur.

3. Desavantatges : Cal seleccionar i mantenir les resines d'intercanvi iònic acuradament. El procés de regeneració pot requerir l'ús de productes químics addicionals i hi ha el risc d'incrustació de la resina, cosa que pot disminuir l'eficiència del procés de recuperació de cianur.

Conclusió

Les aigües residuals que contenen cianur són un greu perill per al medi ambient i la salut. Entendre els mecanismes de toxicitat i implementar processos de tractament adequats és crucial. Cada mètode de tractament, tant si es tracta d'aigües residuals d'alta o baixa concentració, té el seu propi conjunt d'avantatges i inconvenients. L'elecció del mètode de tractament depèn de diversos factors, com ara la concentració inicial de cianur, l'eficiència del tractament requerida, la rendibilitat i l'impacte ambiental. En el futur, es necessita més investigació i desenvolupament per millorar els processos de tractament existents i desenvolupar nous mètodes més eficients i rendibles per tractar aigües residuals que contenen cianur per garantir un entorn més net i segur.