Elektrolyyttinen hapetusprosessi natriumsyanidijäteveden käsittelyyn

esittely

Syanidia sisältävät jätevedet, erityisesti natriumsyanidista peräisin olevat , ovat merkittävä ympäristöongelma. Tällaiset jätevedet ovat erittäin myrkyllisiä ja peräisin pääasiassa teollisuudenaloista, kuten galvanointi, kaasuntuotanto, koksaus, metallurgia, metallinjalostus, kemiallisten kuitujen, muovien, torjunta-aineiden ja kemianteollisuus. Vedessä ne ovat epästabiileja ja hajoavat helposti. Sekä epäorgaaniset että orgaaniset syanidit ovat erittäin myrkyllisiä aineita. Esimerkiksi syanidin tappava annos ihmiskeholle on 0.18 g ja kaliumsyanidin 0.12 g. Lisäksi syanidin tappava pitoisuus kaloille vedessä vaihtelee 0.04–0.1 mg/l välillä. Tämän seurauksena tarvitaan kiireellisesti tehokkaita käsittelymenetelmiä sen haitallisten vaikutusten lieventämiseksi ympäristölle ja ihmisten terveydelle.

Syanidia sisältävän jäteveden elektrolyyttisen hapetuksen perusteet

Natriumsyanidijäteveden elektrolyyttinen hapetusprosessi toimii periaatteella , jossa sähkövirta käynnistää kemiallisia reaktioita anodilla ja katodilla, jolloin jäteveden syanidi muuttuu vähemmän haitalliseksi aineeksi. Tässä prosessissa sekä yksinkertainen että kompleksinen syanidi jätevedessä käyvät läpi elektrolyysin.

Anodireaktiot

• Yksinkertaiselle syanidille : Ensimmäisen vaiheen reaktiossa anodilla yksinkertainen syanidi reagoi voimakkaasti muiden jätevedessä olevien aineiden kanssa muodostaen vähemmän myrkyllistä yhdistettä. Seuraavassa toisessa vaiheessa tapahtuu kaksi reaktiota. Toinen reaktio hajottaa tämän yhdisteen edelleen hiilidioksidiksi , typeksi ja vedeksi. Toinen reaktio johtaa ammoniumin muodostumiseen.

• Koordinaatiosyanidille (esimerkkinä kuparia sisältävä kompleksi) : Kun koordinaatiosyanidi, kuten kuparia sisältävät kompleksit, saavuttaa anodin, se reagoi muodostaen kupari-ioneja ja toisen vähemmän myrkyllisen yhdisteen. Kun elektrolyyttiseen väliaineeseen lisätään ruokasuolaa, tapahtuu lisää reaktioita. Suolan kloridi-ionit hapettuvat muodostaen syntyvää klooria. Tämä syntyvä kloori reagoi sitten syanidin ja muiden jätevedessä olevien aineiden kanssa hajottaen syanidiyhdisteet vähemmän haitallisiksi tuotteiksi, kuten hiilidioksidiksi, typeksi ja kloridi-ioneiksi.

Katodireaktiot

Katodilla vetyionit saavat elektroneja ja muodostavat vetykaasua. Metallia sisältävien syanidikompleksien, kuten kuparin kanssa muodostuvien, tapauksessa kupari-ionit saavat elektroneja ja voivat saostua kuparimetallina. Tietyissä olosuhteissa kupari-ionit voivat myös reagoida hydroksidi-ionien kanssa muodostaen kuparihydroksidisaostuman.

Elektrolyyttisen hapetusprosessin keskeiset näkökohdat

• Elektrodimateriaalit : Elektrodimateriaalien valinta on ratkaisevan tärkeää. Monissa tapauksissa katodimateriaalina voidaan käyttää pehmeää terästä. Anodien on kuitenkin kestettävä ankaria sähkökemiallisia olosuhteita. Useiden yritysten valmistamat jalometallioksideista valmistetut mittapysyvät anodit (DSA) sopivat hyvin tähän tarkoitukseen. Grafiittia voidaan myös käyttää anodimateriaalina, mutta sen haittapuolena on, että se kuluu vähitellen elektrolyysiprosessin aikana.

• Lämpötilan säätö : Jätelasteen lämpötilaa elektrolyysin aikana on säädettävä huolellisesti. Se tulisi yleensä pitää alle 25 °C:ssa. Jos lämpötila nousee liian korkeaksi, lisätyn suolan kloridi-ionien hapettumisesta syntyvä kloori poistuu ennen kuin se ehtii reagoida syanidin kanssa, mikä heikentää syanidin hajoamisprosessin tehokkuutta.

• Kloridi-ionien lisäys : Kloridi-ionien lisääminen jäteveteen voi tehostaa syanidin elektrolyyttistä hapettumista. Tyypillisesti 1–2 g/l kloridi-ionien lisääminen riittää. Joissakin tapauksissa tavallisen suolan (natriumkloridin) lisääminen jäteveteen 25 g/l pitoisuudella on osoitettu tehokkaasti auttavan syanidin elektrolyyttisessä hajoamisessa.

Elektrolyyttisen hapetusprosessin edut

• Tehokas käsittely erittäin väkeville jätevesille : Elektrolyyttinen hapetusprosessi on erityisen tehokas erittäin väkevien syanidipitoisten jätevesien, kuten kultakaivoksissa esiintyvien, käsittelyssä. Se voi vähentää merkittävästi syanidipitoisuutta jätevedessä.

• Reaktiivisten yhdisteiden muodostuminen in situ : Elektrolyysin aikana järjestelmässä syntyy reaktiivisia yhdisteitä, kuten syntyvää klooria. Tämä poistaa tarpeen lisätä suuria määriä potentiaalisesti vaarallisia ja kalliita hapettimia ulkoisesti.

• Joustavuus : Prosessia voidaan säätää jäteveden koostumuksen mukaan. Ohjaamalla parametreja, kuten virrantiheyttä, jännitettä ja tiettyjen suolojen lisäystä, elektrolyyttinen hapetusprosessi voidaan optimoida erityyppisille syanidia sisältäville jätevesille, olivatpa ne sitten yksinkertaisia ​​tai monimutkaisia ​​syanidiyhdisteitä.

Yhteenveto

Elektrolyyttinen hapetusprosessi tarjoaa lupaavan ratkaisun natriumsyanidijäteveden käsittelyyn . Ymmärtämällä anodilla ja katodilla tapahtuvat kemialliset reaktiot, valitsemalla huolellisesti elektrodimateriaalit, säätämällä lämpötilaa ja lisäämällä sopivia määriä kloridi-ioneja, tämä menetelmä voi tehokkaasti poistaa syanidisaasteita jätevedestä. Teollisuuden etsiessä jatkuvasti kestävämpiä ja tehokkaampia tapoja käsitellä jätevesiään, elektrolyyttinen hapetusprosessi todennäköisesti saa laajemman käyttöön syanidia sisältävien jätevesien käsittelyssä. Lisätutkimusta ja -kehitystä tarvitaan kuitenkin vielä prosessin parantamiseksi, kustannusten alentamiseksi sekä sen yleisen tehokkuuden ja ympäristöystävällisyyden lisäämiseksi.