Tsüaniidi sisaldava reovee ohud ja töötlemisprotsessid

Sissejuhatus

Tsüaniidi sisaldav reovesi on oma väga toksilisuse tõttu märkimisväärne keskkonnaprobleem. Kolm üldtuntud väga mürgist tsüaniidi , nimelt naatriumtsüaniid (NaCN), kaaliumtsüaniid ( KCN) ja vesiniktsüaniidhape (HCN), kujutavad endast tõsist ohtu nii inimeste tervisele kui ka keskkonnale. Nende tsüaniidide ühine nimetaja on võime kergesti dissotsieeruda ja vabastada tsüaniidi iooni (CN-).

Tsüaniidi ohud – sisaldab heitvett

Toksilisuse mehhanism inimestele

Tsüaniidide surmav toksikoloogia seisneb selles, et tsüaniidiioonil (CN-) on tugev afiinsus rauaioonide suhtes. Inimkehasse sattudes seondub CN- kergesti raua ioonidega, mis viib rauda sisaldavate ainete hapniku kandevõime vähenemiseni. Selle tulemuseks on lõpuks hapnikupuudus kesknärvisüsteemi rakkudes. Selle tulemusena surevad mürgitatud isikud sageli hingamisteede tsentraalse halvatuse tõttu. Mürgistus võib tekkida erinevatel viisidel, sealhulgas kokkupuutel nahaga, suukaudsel allaneelamisel, sissehingamisel, süstimisel ja kokkupuutel limaskestaga. Isegi väike kokkupuude tsüaniidiga võib olla eluohtlik.

Keskkonnamõju

Tsüaniidi sisaldav reovesi võib, kui seda korralikult ei puhastata ja veekogudesse juhita, avaldada vee-elustikule laastavat mõju. Veeorganismid on tsüaniidi suhtes äärmiselt tundlikud. Isegi madalates kontsentratsioonides võib tsüaniid häirida kalade, selgrootute ja teiste veeliikide normaalseid füsioloogilisi funktsioone, mis põhjustab kasvu vähenemist, paljunemisprobleeme ja lõpuks surma. See võib omakorda häirida kogu veeökosüsteemi, mõjutades toiduahelaid ja bioloogilist mitmekesisust.

Tsüaniidi sisaldava reovee puhastusprotsessid

Kõrge kontsentratsiooniga tsüaniidi sisaldav reoveepuhastus: tsüaniidide taaskasutamine

Kõrge kontsentratsiooniga tsüaniidi sisaldava reovee puhul kasutatakse sageli tsüaniidide regenereerimise meetodit. Selle lähenemisviisi eesmärk on väärtuslike tsüaniidide eraldamine ja taaskasutamine reoveest. Üks levinud tehnika on lahustiga ekstraheerimine. Lahustiga ekstraheerimisel kasutatakse sobivat orgaanilist lahustit tsüaniidühendite selektiivseks ekstraheerimiseks reovee vesifaasist. Tsüaniidiga koormatud orgaanilist faasi saab seejärel edasi töödelda puhaste tsüaniidide saamiseks. Selle meetodi eeliseks on mitte ainult keskkonnamõju vähendamine reoveest tsüaniidi eemaldamise kaudu, vaid ka potentsiaalselt väärtusliku keemilise ressursi taastamine. See nõuab aga hoolikat lahustite valikut ja töötingimuste ranget kontrolli, et tagada kõrge efektiivsusega ekstraheerimine ja minimeerida lahustikadusid.

Madala kontsentratsiooniga tsüaniidi sisaldav reoveepuhastus: tsüaniidi hävitamine

Oksüdatsioonimeetodid

1.Keemiline oksüdatsioon

• Põhimõte : Keemilise oksüdeerimise meetodid kasutavad tugevaid oksüdeerijaid tsüaniidioonide muundamiseks vähem toksilisteks või mittetoksilisteks aineteks. Näiteks klooripõhised oksüdeerijad, näiteks naatriumhüpoklorit (NaOCl), võivad reageerida tsüaniidiioonidega. Reaktsiooni käigus muundatakse tsüaniid (CN⁻) esmalt tsüanaadiks (CNO⁻) ja edasine oksüdeerimine võib lagundada tsüanaadi süsinikdioksiidiks ( CO2), lämmastikuks (N2) ja muudeks ohututeks produktideks. Kogu reaktsiooni saab esitada järgmiselt:

• Esimeses etapis: (CN^ -+OCl^ -\paremnool CNO^ -+Cl^)

• Teises etapis: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\paremnool 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• Eelised : Keemiline oksüdeerimine on suhteliselt lihtne ja võib olla efektiivne madala kontsentratsiooniga tsüaniidi sisaldava reovee puhastamisel. Seda saab rakendada olemasolevates reoveepuhastites, tehes töötlemisprotsessis teatavaid muudatusi.

• Puudused : Oksüdeerivate ainete suurte koguste kasutamine võib olla kulukas. Lisaks, kui reaktsiooni ei kontrollita korralikult, võib see tekitada kõrvalsaadusi, mis võivad samuti olla keskkonnale kahjulikud. Näiteks võib liigne kloori kasutamine põhjustada desinfitseerimise kõrvalsaaduste, näiteks trihalometaanide, teket.

2. Elektrolüütiline oksüdatsioon

• Põhimõte : Elektrolüütilise oksüdeerimise käigus juhitakse elektrolüüsikambris olevasse tsüaniidi sisaldavasse reovette elektrivool. Oksüdeerimise toimumiskohaks on kambri anood. Tsüaniidiioonid oksüdeeruvad anoodi pinnal. Anoodil toimuvat üldist reaktsiooni saab kirjutada järgmiselt: (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -) ja tsüanaadi edasine oksüdeerimine võib toimuda süsinikdioksiidi ja lämmastiku moodustamiseks.

• Eelised : See on suhteliselt puhas ravimeetod, kuna peale elektroodide ei lisata täiendavaid keemilisi aineid. Seda saab automatiseerida ja täpselt juhtida.

• Puudused : Nagu mainitud, on elektrolüütiline oksüdeerimine aga väga energiamahukas. Pideva elektrienergiavarustuse vajadus muudab töötlemise kulud suhteliselt kõrgeks. Lisaks võivad elektroodid aja jooksul korrodeeruda, mis nõuab regulaarset hooldust ja väljavahetamist.

Bioloogiline ravi

1. Põhimõte : Tsüaniidi sisaldava reovee bioloogiline puhastamine tugineb mikroorganismidele, mis suudavad tsüaniidi metaboliseerida süsiniku- või lämmastikuallikana. Mõnedel bakteritel ja seentel on võime tsüaniidi lagundada ensümaatiliste reaktsioonide abil. Näiteks võivad teatud tsüaniidi lagundavad bakterid muuta tsüaniidi ammoniaagiks ja formiaadiks mitmete ensümaatiliste etappide abil. Seejärel saavad teised mikroorganismid puhastussüsteemis ammoniaaki edasi nitrifitseerida.

2. Eelised : Bioloogiline puhastus on üldiselt keskkonnasõbralikum, kuna see ei hõlma suures koguses kemikaalide kasutamist. See võib olla kulutõhus madala kontsentratsiooniga tsüaniidi sisaldava reovee puhastamisel pikas perspektiivis, eriti juhtudel, kui on loodud sobiv mikroobide konsortsium.

3. Puudused : Bioloogiline puhastus on aga väga tundlik reovee koostise, temperatuuri ja pH muutuste suhtes. Nende parameetrite järsud muutused võivad pärssida tsüaniidi lagundavate mikroorganismide kasvu ja aktiivsust, mis vähendab puhastuse efektiivsust. Samuti nõuab see võrreldes mõnede keemiliste meetoditega suhteliselt pikka puhastusaega.

Tsüaniidi regenereerimise ja taastamise meetod

1. Põhimõte : See meetod sarnaneb kõrge kontsentratsiooniga reovee taaskasutusmeetodiga, kuid seda saab rakendada ka mõnel madala kontsentratsiooniga juhul. See keskendub tsüaniidi regenereerimisele ja ringlussevõtule reoveest. Üks lähenemisviis on ioonvahetusvaikude kasutamine. Reovees olevad tsüaniidioonid saab adsorbeerida vaigu pinnale. Seejärel saab sobiva eluendi abil tsüaniidi vaigust desorbeerida ja eraldada.

2. Eelised : Tsüaniidi ringlussevõtu abil saab vähendada tsüaniidi üldist tarbimist tööstusprotsessides. See lisaks majanduslikule kasule vähendab ka tsüaniidi sisaldava reovee käitlemisega seotud keskkonnamõju.

3. Puudused : ioonvahetusvaike tuleb hoolikalt valida ja hooldada. Regenereerimisprotsess võib nõuda täiendavate kemikaalide kasutamist ning on oht vaigu saastumiseks, mis võib vähendada tsüaniidi eraldamise protsessi efektiivsust.

Järeldus

Tsüaniidi sisaldav reovesi on tõsine keskkonna- ja terviseoht. Toksilisuse mehhanismide mõistmine ja asjakohaste raviprotsesside rakendamine on üliolulised. Igal puhastusmeetodil, olgu see siis kõrge või madala kontsentratsiooniga reovee jaoks, on oma eelised ja puudused. Puhastusmeetodi valik sõltub erinevatest teguritest, nagu tsüaniidi esialgne kontsentratsioon, nõutav puhastamise efektiivsus, kuluefektiivsus ja keskkonnamõju. Tulevikus on vaja rohkem teadus- ja arendustegevust, et täiustada olemasolevaid puhastusprotsesse ning töötada välja uued, tõhusamad ja kulutõhusamad meetodid tsüaniidi sisaldava reovee puhastamiseks, et tagada puhtam ja ohutum keskkond.