خطرات و فرآیندهای تصفیه سیانید - حاوی فاضلاب

معرفی

فاضلاب حاوی سیانید به دلیل ماهیت بسیار سمی آن یک نگرانی زیست محیطی قابل توجه است. سه مورد که معمولاً بسیار سمی هستند سیانیدها، برای مثال سیانید سدیم (NaCN)، پتاسیم سیانید (KCN)، و اسید هیدروسیانیک (HCN)، یک تهدید جدی برای سلامت انسان و محیط زیست هستند. وجه مشترک در این میان سیانیدها توانایی آنها برای جداسازی و آزادسازی آسان یون سیانید (CN-) است.

خطرات سیانور - حاوی فاضلاب

مکانیسم سمیت برای انسان

سم شناسی کشنده سیانیدها در این واقعیت نهفته است که یون سیانید (CN-) تمایل زیادی به یون های آهن دارد. هنگامی که CN- وارد بدن انسان می شود، به راحتی با یون های آهن متصل می شود، که منجر به کاهش اکسیژن - ظرفیت حمل مواد حاوی آهن - می شود. این در نهایت منجر به کمبود اکسیژن در سلول های سیستم عصبی مرکزی می شود. در نتیجه، افراد مسموم اغلب در اثر فلج مرکزی تنفسی می میرند. مسمومیت می تواند از راه های مختلفی از جمله تماس با پوست، بلع خوراکی، استنشاق، تزریق و تماس مخاطی رخ دهد. حتی مقدار کمی قرار گرفتن در معرض سیانید می تواند تهدید کننده زندگی باشد.

اثرات زیست محیطی

سیانید - فاضلاب حاوی سیانید، اگر به درستی تصفیه نشود و به بدنه های آبی تخلیه نشود، می تواند تأثیر مخربی بر زندگی آبزیان داشته باشد. موجودات آبزی به شدت به سیانید حساس هستند. حتی در غلظت های پایین، سیانید می تواند عملکرد فیزیولوژیکی طبیعی ماهی ها، بی مهرگان و سایر گونه های آبزی را مختل کند و منجر به کاهش رشد، مشکلات تولید مثل و در نهایت مرگ شود. این به نوبه خود می تواند کل اکوسیستم آبی را مختل کند و زنجیره های غذایی و تنوع زیستی را تحت تأثیر قرار دهد.

فرآیندهای تصفیه سیانید - حاوی فاضلاب

سیانید با غلظت بالا - حاوی تصفیه فاضلاب: بازیابی سیانیدها

برای فاضلاب های حاوی سیانید با غلظت بالا، اغلب از روش بازیابی سیانیدها استفاده می شود. هدف این رویکرد استخراج و بازیافت سیانیدهای ارزشمند از فاضلاب است. یکی از تکنیک های رایج استخراج با حلال است. در استخراج با حلال، از یک حلال آلی مناسب برای استخراج انتخابی ترکیبات سیانید از فاز فاضلاب آبی استفاده می شود. سپس فاز آلی مملو از سیانید می تواند برای بازیابی سیانیدهای خالص بیشتر پردازش شود. این روش نه تنها اثرات زیست محیطی را با حذف سیانید از فاضلاب کاهش می دهد، بلکه یک منبع شیمیایی بالقوه با ارزش را نیز بازیابی می کند. با این حال، نیاز به انتخاب دقیق حلال ها و کنترل دقیق شرایط عملیاتی برای اطمینان از استخراج با راندمان بالا و به حداقل رساندن تلفات حلال دارد.

سیانید کم غلظت - حاوی تصفیه فاضلاب: تخریب سیانید

روش های اکسیداسیون

1. اکسیداسیون شیمیایی

• اصلروش‌های اکسیداسیون شیمیایی از عوامل اکسیدکننده قوی برای تبدیل یون‌های سیانید به مواد کم‌سمی‌تر یا غیرسمی استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، اکسیدان‌های مبتنی بر کلر مانند هیپوکلریت سدیم (NaOCl) می‌توانند با یون‌های سیانید واکنش دهند. این واکنش ابتدا سیانید (CN-) را به سیانات (CNO-) تبدیل می‌کند و اکسیداسیون بیشتر می‌تواند سیانات را به ... تجزیه کند. کربن دی اکسید (CO2)، نیتروژن (N2) و سایر محصولات بی‌ضرر. واکنش کلی را می‌توان به صورت زیر نشان داد:

• در مرحله اول: (CN^ -+OCl^ -\right arrow CNO^ -+Cl^)

• در مرحله دوم: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\ فلش سمت راست 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• مزایای: عمل اکسیداسیون شیمیایی نسبتاً ساده است و می تواند در تصفیه فاضلاب های حاوی سیانید با غلظت کم موثر باشد. می توان آن را در تصفیه خانه های فاضلاب موجود با تغییراتی در فرآیند تصفیه اجرا کرد.

• معایب: استفاده از مقادیر زیادی از عوامل اکسید کننده می تواند پرهزینه باشد. علاوه بر این، اگر به درستی کنترل نشود، واکنش ممکن است محصولات جانبی تولید کند که می تواند برای محیط زیست نیز مضر باشد. به عنوان مثال، استفاده بیش از حد از کلر ممکن است منجر به تشکیل مواد ضدعفونی کننده جانبی مانند تری هالومتان شود.

2. اکسیداسیون الکترولیتی

• اصل: در اکسیداسیون الکترولیتی، جریان الکتریکی از فاضلاب حاوی سیانید در سلول الکترولیتی عبور می کند. آند سلول به عنوان محلی که در آن اکسیداسیون رخ می دهد عمل می کند. یون های سیانید در سطح آند اکسید می شوند. واکنش کلی در آند را می توان به صورت (2CN^ -+4OH^ -\right arrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -) نوشت و اکسیداسیون بیشتر سیانات می تواند برای تشکیل دی اکسید کربن و نیتروژن رخ دهد.

• مزایای: این یک روش تصفیه نسبتاً تمیز است زیرا مواد شیمیایی اضافی به جز الکترودها وارد نمی کند. می توان آن را به صورت خودکار و دقیق کنترل کرد.

• معایب: با این حال همانطور که گفته شد اکسیداسیون الکترولیتی بسیار انرژی بر است. نیاز به تامین مداوم برق باعث می شود هزینه درمان نسبتاً بالا باشد. علاوه بر این، الکترودها ممکن است در طول زمان دچار خوردگی شوند که نیاز به تعمیر و نگهداری منظم و تعویض دارد.

درمان بیولوژیکی

1. اصل: تصفیه بیولوژیکی فاضلاب حاوی سیانید به میکروارگانیسم هایی متکی است که می توانند سیانید را به عنوان منبع کربن یا نیتروژن متابولیزه کنند. برخی از باکتری ها و قارچ ها توانایی تجزیه سیانید را از طریق واکنش های آنزیمی دارند. به عنوان مثال، برخی از باکتری‌های تجزیه‌کننده سیانید می‌توانند سیانید را از طریق یک سری مراحل آنزیمی به آمونیاک و فرمت تبدیل کنند. سپس آمونیاک را می توان توسط میکروارگانیسم های دیگر در سیستم تصفیه بیشتر نیتریت کرد.

2. مزایای: تصفیه بیولوژیکی به طور کلی دوستدار محیط زیست است زیرا شامل استفاده از مقادیر زیاد مواد شیمیایی نمی شود. این می تواند برای تصفیه فاضلاب با غلظت کم سیانید در طولانی مدت مقرون به صرفه باشد، به ویژه در مواردی که یک کنسرسیوم میکروبی مناسب ایجاد شده باشد.

3. معایب: با این حال، تصفیه بیولوژیکی به تغییرات ترکیب فاضلاب، دما و pH بسیار حساس است. تغییرات ناگهانی در این پارامترها می‌تواند از رشد و فعالیت میکروارگانیسم‌های تجزیه‌کننده سیانید جلوگیری کرده و منجر به کاهش کارایی درمان شود. همچنین در مقایسه با برخی روش های شیمیایی به زمان نسبتاً طولانی درمان نیاز دارد.

روش بازسازی و بازیابی سیانید

1. اصل: این روش مشابه روش بازیافت فاضلاب با غلظت بالا است اما در برخی موارد با غلظت پایین نیز قابل استفاده است. تمرکز آن بر بازسازی و بازیافت سیانید از فاضلاب است. یک روش استفاده از رزین های تبادل یونی است. یون های سیانید موجود در فاضلاب را می توان بر روی سطح رزین جذب کرد. سپس با استفاده از شوینده مناسب می توان سیانید را از رزین خارج کرده و بازیابی کرد.

2. مزایای: می تواند با بازیافت سیانید مصرف کلی سیانور را در فرآیندهای صنعتی کاهش دهد. این نه تنها دارای مزایای اقتصادی است، بلکه اثرات زیست محیطی مرتبط با دفع فاضلاب حاوی سیانید را نیز کاهش می دهد.

3. معایب: رزین های تبادل یونی باید به دقت انتخاب و نگهداری شوند. فرآیند بازسازی ممکن است به استفاده از مواد شیمیایی اضافی نیاز داشته باشد و خطر رسوب رزین وجود دارد که می تواند کارایی فرآیند بازیابی سیانید را کاهش دهد.

نتیجه

سیانور - فاضلاب حاوی سیانور یک خطر جدی زیست محیطی و بهداشتی است. درک مکانیسم های سمیت و اجرای فرآیندهای درمانی مناسب بسیار مهم است. هر روش تصفیه، چه برای فاضلاب با غلظت بالا و چه کم، مزایا و معایب خاص خود را دارد. انتخاب روش تصفیه به عوامل مختلفی از جمله غلظت اولیه سیانید، راندمان تصفیه مورد نیاز، هزینه - اثربخشی و اثرات زیست محیطی بستگی دارد. در آینده، تحقیقات و توسعه بیشتری برای بهبود فرآیندهای تصفیه موجود و توسعه روش‌های جدید، کارآمدتر و مقرون به صرفه برای تصفیه فاضلاب حاوی سیانید برای اطمینان از محیطی پاک‌تر و ایمن‌تر مورد نیاز است.