Elektrolytisk oxidationsproces til behandling af natriumcyanidspildevand

Introduktion

Cyanidholdigt spildevand, især spildevand udvundet af natriumcyanid , er et stort miljøproblem. Sådant spildevand er meget giftigt og stammer hovedsageligt fra industrier som galvanisering, gasproduktion, koksfremstilling, metallurgi, metalforarbejdning, kemiske fibre, plastik, pesticider og den kemiske industri. I vand er det ustabilt og tilbøjeligt til nedbrydning. Både uorganiske og organiske cyanider er ekstremt giftige stoffer. For eksempel er den dødelige dosis af cyanid til menneskekroppen 0.18 g, og den for kaliumcyanid er 0.12 g. Derudover varierer den dødelige koncentration af cyanid for fisk i vand fra 0.04-0.1 mg/L. Som følge heraf er der et presserende behov for effektive behandlingsmetoder for at afbøde dets skadelige indvirkning på miljøet og menneskers sundhed.

Grundlæggende om elektrolytisk oxidation af cyanidholdigt spildevand

Den elektrolytiske oxidationsproces til behandling af natriumcyanidspildevand fungerer ud fra princippet om at bruge en elektrisk strøm til at drive kemiske reaktioner ved anoden og katoden, hvorved cyanidet i spildevandet omdannes til mindre skadelige stoffer. I denne proces gennemgår både simpel cyanid og kompleks cyanid i spildevandet elektrolyse.

Anodereaktioner

• For simpel cyanid : Under den første reaktionsfase ved anoden reagerer simpel cyanid kraftigt med andre stoffer i spildevandet og danner en mindre giftig forbindelse. I den efterfølgende anden fase finder der to reaktioner sted. Den ene reaktion nedbryder yderligere denne forbindelse til kuldioxid , nitrogen og vand. Den anden reaktion resulterer i dannelsen af ​​ammonium.

• For koordinationscyanid (med kobberholdigt kompleks som eksempel) : Når koordinationscyanid, ligesom kobberholdige komplekser, når anoden, reagerer det og danner kobberioner og en anden mindre giftig forbindelse. Når bordsalt tilsættes det elektrolytiske medium, finder yderligere reaktioner sted. Kloridioner fra saltet oxideres og danner naserende klor. Dette naserende klor reagerer derefter med cyanid og andre stoffer i spildevandet for at nedbryde cyanidforbindelserne til mindre skadelige produkter, herunder kuldioxid, nitrogen og kloridioner.

Katodereaktioner

Ved katoden optager hydrogenioner elektroner og danner hydrogengas. For metalholdige cyanidkomplekser, såsom dem med kobber, optager kobberioner elektroner og kan aflejres som kobbermetal. Under visse betingelser kan kobberioner også reagere med hydroxidioner og danne kobberhydroxidbundfald.

Vigtige overvejelser i den elektrolytiske oxidationsproces

• Elektrodematerialer : Valget af elektrodematerialer er afgørende. I mange tilfælde kan blødt stål anvendes som katodemateriale. Anoder skal dog kunne modstå det barske elektrokemiske miljø. Dimensionsstabile anoder (DSA), som er lavet af ædelmetaloxider og produceres af flere virksomheder, er velegnede til denne anvendelse. Grafit kan også tjene som anodemateriale, men det har den ulempe, at det gradvist forbruges under elektrolyseprocessen.

• Temperaturkontrol : Temperaturen på spildvæsken under elektrolyse skal reguleres omhyggeligt. Den bør generelt holdes under 25 °C. Hvis temperaturen stiger for højt, vil klor, der produceres fra oxidationen af ​​kloridioner i det tilsatte salt, slippe ud, før det kan reagere med cyanidet, hvorved effektiviteten af ​​cyaniddestruktionsprocessen reduceres.

• Tilsætning af kloridioner : Tilsætning af kloridioner til spildevandet kan forbedre den elektrolytiske oxidation af cyanid. Typisk er det tilstrækkeligt at tilsætte 1-2 g/l kloridioner. I nogle tilfælde har tilsætning af almindeligt salt (natriumklorid) i en koncentration på 25 g pr. liter til spildevandet vist sig effektivt at hjælpe med den elektrolytiske destruktion af cyanid.

Fordele ved den elektrolytiske oxidationsproces

• Høj effektivitet til spildevand med høj koncentration : Den elektrolytiske oxidationsproces er særligt effektiv til behandling af spildevand med høj koncentration af cyanid, såsom det, der findes i guldminer. Det kan reducere cyanidkoncentrationen i spildevandet betydeligt.

• In-situ-generering af reaktive stoffer : Under elektrolyse genereres reaktive stoffer som spirende klor i systemet. Dette eliminerer behovet for ekstern tilsætning af potentielt farlige og dyre oxidationsmidler i store mængder.

• Fleksibilitet : Processen kan justeres i henhold til spildevandets specifikke sammensætning. Ved at kontrollere parametre som strømtæthed, spænding og tilsætning af bestemte salte kan den elektrolytiske oxidationsproces optimeres til forskellige typer cyanidholdigt spildevand, uanset om de indeholder simple eller komplekse cyanidforbindelser.

Konklusion

Den elektrolytiske oxidationsproces tilbyder en lovende løsning til behandling af natriumcyanidspildevand . Ved at forstå de kemiske reaktioner, der finder sted ved anoden og katoden, omhyggeligt udvælge elektrodematerialer, kontrollere temperaturen og tilsætte passende mængder kloridioner, kan denne metode effektivt fjerne cyanidforurening fra spildevand. Efterhånden som industrier fortsætter med at søge mere bæredygtige og effektive måder at håndtere deres affald på, vil den elektrolytiske oxidationsproces sandsynligvis vinde mere udbredt anvendelse i behandlingen af ​​cyanidholdigt spildevand. Der er dog stadig behov for yderligere forskning og udvikling for at forbedre processen, reducere omkostningerne og øge dens samlede effektivitet og miljøvenlighed.