ციანიდის შემცველი ნარჩენების სათანადო დამუშავება ნატრიუმის ციანიდის გამოყენებისას

შესავალი

ნატრიუმის Cyanide ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში, როგორიცაა სამთო მოპოვება, ელექტრომობილიზაცია და ქიმიური სინთეზი, მისი უნიკალური ქიმიური თვისებების გამო. თუმცა, გამოყენება ნატრიუმის ციანიდი გარდაუვლად წარმოქმნის ციანიდი-შემცველი ნარჩენები, რომლებიც სათანადოდ დამუშავების გარეშე მნიშვნელოვან საფრთხეს უქმნის ადამიანის ჯანმრთელობას და გარემოს. ციანიდი ძლიერ ტოქსიკურია და მცირე რაოდენობითაც კი შეუძლია სერიოზული ზიანი მიაყენოს ორგანიზმებს. ამიტომ, უაღრესად მნიშვნელოვანია ამ ნარჩენების დამუშავების სწორი მეთოდების გამოყენება.

ციანიდის შემცველი ნარჩენების საფრთხეები

ტოქსიკურობა ადამიანებისთვის

ციანიდი ადამიანის ორგანიზმში შეიძლება მოხვდეს ინჰალაციის, გადაყლაპვის ან კანთან კონტაქტის გზით. ორგანიზმში მოხვედრის შემდეგ, მას შეუძლია სწრაფად დაუკავშირდეს უჯრედებში ციტოქრომ ოქსიდაზას, რაც აფერხებს უჯრედულ სუნთქვას და იწვევს ქსოვილების ჰიპოქსიას. მძიმე შემთხვევებში, მას შეუძლია გამოიწვიოს სწრაფი სიკვდილი. მცირე დოზით ხანგრძლივი ზემოქმედების შემთხვევაშიც კი შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, თავბრუსხვევა, სისუსტე და ზოგიერთ შემთხვევაში, ქრონიკული ჯანმრთელობის პრობლემები.

წყლის ორგანიზმებზე ზემოქმედება

ციანიდი უკიდურესად ტოქსიკურია წყლის ორგანიზმებისთვის. ძალიან დაბალი კონცენტრაციითაც კი, მას შეუძლია დაარღვიოს თევზების, უხერხემლოების და სხვა წყლის ორგანიზმების ნორმალური ფიზიოლოგიური ფუნქციები. მას შეუძლია გავლენა მოახდინოს მათ სუნთქვაზე, ზრდაზე, რეპროდუქციასა და იმუნურ სისტემებზე. მაგალითად, როდესაც ციანიდის იონის კონცენტრაცია 0.02 - 1.0 მგ/ლ-ია (24 საათის განმავლობაში), თევზი შეიძლება დაიღუპოს. ციანიდს ასევე შეუძლია გამოიწვიოს წყლის ეკოსისტემების გრძელვადიანი დაზიანება ბიომრავალფეროვნების შემცირებით და კვებითი ჯაჭვის დარღვევით.

მცენარეებზე ზემოქმედება

როდესაც მცენარეები ციანიდის შემცველ ნარჩენებს ექვემდებარებიან, ამან შეიძლება უარყოფითი გავლენა მოახდინოს მათ ზრდასა და განვითარებაზე. ციანიდის მაღალმა კონცენტრაციამ შეიძლება შეაფერხოს მცენარის ფესვების ზრდა, შეამციროს საკვები ნივთიერებების შეწოვა და გავლენა მოახდინოს ფოტოსინთეზზე. სასოფლო-სამეურნეო რაიონებში ამან შეიძლება გამოიწვიოს მოსავლიანობისა და ხარისხის შემცირება. გარდა ამისა, ციანიდის შემცველმა ჩამდინარე წყლებმა, რომლებიც გამოიყენება სარწყავად, შეიძლება დააბინძუროს ნიადაგი, რაც გავლენას მოახდენს ნიადაგის ხარისხსა და შემდგომი კულტურების ზრდაზე.

ციანიდის შემცველი ნარჩენების დამუშავების მეთოდები

ტუტე ქლორირების მეთოდი

პრინციპიეს მეთოდი ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების pH-ს 8.5-9-მდე არეგულირებს და შემდეგ ქლორზე დაფუძნებულ ოქსიდანტებს უმატებს. ქლორზე დაფუძნებული ოქსიდანტები, როგორიცაა მათეთრებელი (ძირითადად NaClO) ან ქლორის აირი (Cl₂, რომელიც წყალში იხსნება HClO-ს წარმოქმნით), რეაგირებენ ციანიდის იონებთან (CN⁻). პირველ ეტაპზე ციანიდი იჟანგება ციანატამდე (CNO⁻), რომელიც გაცილებით ნაკლებად ტოქსიკურია. შემდგომი დაჟანგვით ციანატი ნახშირორჟანგად (CO₂) და აზოტად (N₂) გარდაიქმნება. ქიმიური რეაქციები მარტივად შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად:

CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺

2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → 2CO₂ + N₂ + 3Cl⁻ + 2OH⁻

Დადებითი და უარყოფითი მხარეებიტუტე ქლორირების მეთოდი შედარებით მარტივი გამოსაყენებელია და ფართოდ გამოიყენება. მას შეუძლია ეფექტურად შეამციროს ციანიდის შემცველობა ჩამდინარე წყლებში შედარებით დაბალ დონემდე. თუმცა, ის უფრო შესაფერისია ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად შედარებით დაბალი ციანიდის კონცენტრაციით. თუ ციანიდის კონცენტრაცია ძალიან მაღალია, საჭირო იქნება ქლორზე დაფუძნებული ოქსიდანტების დიდი რაოდენობა, რამაც შეიძლება გაზარდოს დამუშავების ღირებულება და წარმოქმნას მეორადი დამაბინძურებლები.

წნევის ჰიდროლიზის მეთოდი

პრინციპიამ მეთოდის დროს, ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყალი თავსდება დახურულ კონტეინერში. ემატება ტუტე, შემდეგ კი ჩამდინარე წყალი თბება და წნევით იზრდება. ამ პირობებში ციანიდი განიცდის ჰიდროლიზის რეაქციებს. ციანიდის იონები რეაგირებენ წყლის მოლეკულებთან არატოქსიკური ნატრიუმის ფორმატის (HCOONa) და ამიაკის (NH₃) წარმოქმნით. ქიმიური რეაქციის განტოლებაა:

CN- + 2HXNUMXO → HCOO- + NHXNUMX

Დადებითი და უარყოფითი მხარეებიწნევით ჰიდროლიზის მეთოდს აქვს ჩამდინარე წყლებში ციანიდის კონცენტრაციისადმი ადაპტაციის ფართო სპექტრი. მას ასევე შეუძლია რთული ციანიდის ნაერთების დამუშავება. ოპერაცია შედარებით მარტივია რეაქციის პროცესის თვალსაზრისით. თუმცა, ეს მეთოდი მოითხოვს სპეციალურ აღჭურვილობას წნევითა და გაცხელებისთვის, რაც საერთო პროცესს ართულებს. გარდა ამისა, ენერგიის მოხმარება და აღჭურვილობის ინვესტიცია შედარებით მაღალია, რაც იწვევს დამუშავების მაღალ ხარჯებს.

მჟავიანი მეთოდი

პრინციპიმჟავე მეთოდის დროს, ციანიდის შემცველ ჩამდინარე წყლებს ემატება გოგირდმჟავა, რათა pH 2-3-მდე დაარეგულირონ. მჟავე პირობებში, ჩამდინარე წყლებში ციანიდი რეაგირებს და წარმოქმნის წყალბადის ციანიდის აირს (HCN). ვინაიდან წყალბადის ციანიდის აირის სიმკვრივე მცირეა და ჰაერის წნევის ბალანსის პრინციპის გამოყენებით, ჰაერი გადის ჩამდინარე წყლებში წყალბადის ციანიდის აირის გამოსატანად. გამოყოფილი წყალბადის ციანიდის აირი შემდეგ შეიძლება შეიყვანოთ ტუტე ხსნარში გადამუშავებისთვის. ძირითადი ქიმიური რეაქციაა:

CN⁻ + H⁺ → HCN↑

Დადებითი და უარყოფითი მხარეებიამ მეთოდის ერთ-ერთი უპირატესობა ის არის, რომ მას შეუძლია პოტენციურად აღადგინოს ნატრიუმის ციანიდი, რომელსაც გარკვეული ეკონომიკური ღირებულება აქვს. თუმცა, ეს მეთოდი მოითხოვს ექსპლუატაციის პირობების მკაცრ კონტროლს. წყალბადის ციანიდის აირი უკიდურესად ტოქსიკურია და პროცესის დროს ნებისმიერმა გაჟონვამ შეიძლება სერიოზული საფრთხე შეუქმნას გარემოს და ადამიანის ჯანმრთელობას. ამიტომ, საჭიროა მაღალი დონის უსაფრთხოების ზომების მიღება და აღჭურვილობის დალუქვა.

ბიოლოგიური მკურნალობის მეთოდები

პრინციპიზოგიერთ მიკროორგანიზმს აქვს ციანიდის დაშლის უნარი. ბიოლოგიური დამუშავების მეთოდებში, ნარჩენებში ციანიდის დასაშლელად გამოიყენება სპეციფიკური ბაქტერიები ან სოკოები. ამ მიკროორგანიზმებს შეუძლიათ გამოიყენონ ციანიდი ნახშირბადის ან აზოტის წყაროდ ფერმენტული რეაქციების სერიის მეშვეობით, გარდაქმნან იგი არატოქსიკურ ნივთიერებებად, როგორიცაა ნახშირორჟანგი, წყალი და ამიაკი. მაგალითად, ზოგიერთ ციანიდის დამშლელ ბაქტერიას შეუძლია ციანიდის დაშლა ნაკლებად მავნე ნაერთებად მეტაბოლური გზებით.

Დადებითი და უარყოფითი მხარეებიბიოლოგიური დამუშავების მეთოდები შედარებით ეკოლოგიურად სუფთაა, რადგან ისინი არ შეჰყავთ დიდი რაოდენობით ქიმიური რეაგენტები. ისინი შეიძლება იყოს ეკონომიური დიდი მოცულობის, დაბალი კონცენტრაციის ციანიდის შემცველი ნარჩენების დასამუშავებლად. თუმცა, ბიოლოგიური დამუშავება მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული გარემო პირობებზე, როგორიცაა ტემპერატურა, pH და სხვა ნივთიერებების არსებობა. თუ პირობები არ არის შესაფერისი, მიკროორგანიზმების აქტივობა შეფერხდება, რაც გავლენას მოახდენს დამუშავების ეფექტზე. გარდა ამისა, დამუშავების პროცესი შეიძლება შედარებით ნელი იყოს ზოგიერთ ქიმიურ მეთოდთან შედარებით.

ციანიდის შემცველი ნარჩენების მყარი ფაზის დამუშავება

მყარი ციანიდის შემცველი ნარჩენებისთვის, როგორიცაა სამთო ნარჩენების კუდებიდან ან სამრეწველო ნარჩენებიდან მიღებული ნარჩენები, დამუშავების მეთოდებიც გადამწყვეტია. ერთ-ერთი გავრცელებული მიდგომაა მყარ ნარჩენებში ციანიდის იმობილიზაცია. ამის მიღწევა შესაძლებელია გარკვეული შემაკავშირებელი აგენტების ან სტაბილიზატორების დამატებით. მაგალითად, ნარჩენებში ცემენტის ან კირის დამატებამ შეიძლება წარმოქმნას მყარი მატრიცა, რომელიც ფარავს ციანიდს, რაც ამცირებს მის გამორეცხვის პოტენციალს. კიდევ ერთი მეთოდია ქიმიური რეაგენტების გამოყენება მყარ ნარჩენებში ციანიდთან რეაგირებისთვის, რაც მას ნაკლებად ხსნად ან ნაკლებად ტოქსიკურ ნაერთებად გარდაქმნის.

მარეგულირებელი მოთხოვნები და უსაფრთხოების მოსაზრებები

მარეგულირებელი მოთხოვნები

ბევრ ქვეყანასა და რეგიონში ციანიდის შემცველი ნარჩენების დამუშავებასა და განადგურებასთან დაკავშირებით მკაცრი რეგულაციები არსებობს. მაგალითად, აშშ-ის გარემოს დაცვის სააგენტომ (USEPA) დაადგინა ციანიდის მაქსიმალური კონცენტრაციის კონკრეტული ზღვრები სასმელ წყალში (0.05 მგ/ლ) და ეკოლოგიურ წყალში (0.20 მგ/ლ). სამრეწველო ჩამდინარე წყლებში ციანიდის მაქსიმალური მასური კონცენტრაციაც რეგულირდება, როგორც წესი, დაახლოებით 0.50 მგ/ლ. ციანიდის შემცველი ნარჩენების წარმომქმნელი ინდუსტრიები ვალდებულნი არიან დაიცვან ეს რეგულაციები. მათ უნდა დანერგონ შესაბამისი დამუშავების მეთოდები იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ჩამდინარე წყლები ან განადგურებული ნარჩენები აკმაყოფილებდეს მითითებულ სტანდარტებს. შეუსრულებლობამ შეიძლება გამოიწვიოს მკაცრი ჯარიმები, მათ შორის ჯარიმები და ოპერაციების პოტენციური შეჩერება.

უსაფრთხოების მოსაზრებები

ციანიდის შემცველი ნარჩენების დამუშავებისას უსაფრთხოება ყოველთვის მთავარი პრიორიტეტი უნდა იყოს. დამუშავების პროცესში ჩართული მუშები აღჭურვილნი უნდა იყვნენ შესაბამისი პირადი დამცავი აღჭურვილობით (PPE). ეს მოიცავს სახის სრულ დამცავი რესპირატორებს ტოქსიკური ციანიდის აირების ინჰალაციის თავიდან ასაცილებლად, ქიმიური ნივთიერებებისადმი მდგრადი კოსტიუმებს კანის დასაცავად ციანიდის შემცველ ნივთიერებებთან კონტაქტისგან, რეზინის ხელთათმანებს და რეზინის ჩექმებს. გარდა ამისა, სამუშაო ადგილები კარგად უნდა იყოს ვენტილირებადი ციანიდთან დაკავშირებული აირების დაგროვების შესამცირებლად. მუშებს უნდა ჩაუტარდეთ რეგულარული უსაფრთხოების ტრენინგები, რათა უზრუნველყოფილი იყოს, რომ ისინი იცნობენ სათანადო დამუშავების პროცედურებს, დაღვრის ან გაჟონვის შემთხვევაში საგანგებო რეაგირების ზომებს და ციანიდის პოტენციურ საფრთხეებს.

დასკვნა

გამოყენების დროს წარმოქმნილი ციანიდის შემცველი ნარჩენების სათანადო დამუშავება ნატრიუმის ციანიდი აუცილებელია ადამიანის ჯანმრთელობისა და გარემოს დასაცავად. ამ ნარჩენების საფრთხეების გააზრებით და შესაბამისი დამუშავების მეთოდების, როგორიცაა ტუტე ქლორირება, წნევით ჰიდროლიზი, მჟავიანობის მეთოდი ან ბიოლოგიური დამუშავება, გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია ეფექტურად შევამციროთ ციანიდთან დაკავშირებული რისკები. მარეგულირებელი მოთხოვნების დაცვა და დამუშავების პროცესში უსაფრთხოების უზრუნველყოფა ასევე მნიშვნელოვანი ნაბიჯებია ციანიდის შემცველი ნარჩენების მართვის საქმეში. ამ სფეროში კვლევისა და განვითარების გაგრძელება აუცილებელია დამუშავების ტექნოლოგიების გასაუმჯობესებლად, რათა ისინი უფრო ეფექტური, ეკონომიური და ეკოლოგიურად სუფთა გახდეს.