Цианидті ағынды суларды тазартудағы реакция жағдайларын бақылау

кіріспе

Цианидті ағынды сулар металл қаптау, болат корпусты қатайту және алтын мен күміс кендерін тазарту сияқты әртүрлі өнеркәсіптік процестерден пайда болады. Цианидтің жоғары уыттылығына байланысты , ол тіпті төмен концентрацияда да тірі организмдер үшін өлімге әкелуі мүмкін, сондықтан мұндай ағынды суларды дұрыс тазарту өте маңызды. Цианидті ағынды суларды тиімді тазартудың маңызды аспектілерінің бірі - реакция жағдайларын дәл бақылау. Бұл мақалада цианидті ағынды суларды тазарту кезінде негізгі реакция жағдайлары және оларды қалай бақылау керектігі қарастырылады .

рН бақылау

Әртүрлі емдеу процестеріндегі маңызы

1.Сілтілі хлорлау процесі

• Сілтілік хлорлау цианидті ағынды суларды тазартудың кең таралған әдісі болып табылады және рН бақылау шешуші рөл атқарады. Емдеу реакциясы екі кезеңде жүреді. Бірінші кезеңде цианид натрий гипохлориті немесе хлор газы мен натрий гидроксиді қосындысы арқылы цианатқа дейін тотығады. Бұл бірінші кезеңдегі тотығу үшін оңтайлы рН диапазоны әдетте 10 және 11 арасында болады. Егер рН тым төмен болса, қышқылға айналады, реакция елеулі қауіп төндіретін улы цианоген хлоридін шығаруы мүмкін. Мысалы, рН 8-ден төмен түссе, бұл зиянды қосалқы өнім пайда болуы мүмкін. Екінші жағынан, рН тым жоғары болса, реакция жылдамдығы айтарлықтай төмендейді. Жоғары рН мәндері әрекеттесуші заттардың ерігіштігі мен реактивтілігіне әсер етіп, тотығу процесін аз тиімді етеді.

2. Сутегі асқын тотығы әдісі

• Цианидті ағынды суларды сутегі асқын тотығы негізінде тазарту кезінде оңтайлы рН диапазоны әдетте 9 және 11 арасында болады. Бұл әдісте сутегі асқын тотығы катализатордың (мысалы, темір тұздары) қатысуымен цианидті тотықтыратын жоғары реактивті гидроксил радикалдарын құру үшін ыдырайды. Осы ауқымдағы рН сутегі асқын тотығының ыдырауына және осы маңызды радикалдардың түзілуіне ықпал етеді. Егер рН осы ауқымнан тыс болса, сутегі асқын тотығының ыдырауы тежеліп, жалпы тотығу тиімділігі төмендейді.

3. Биодеградация процесі

• Микроорганизмдер цианидті зиянсыз заттарға ыдырататын цианидті - ағынды суларды биодеградациялау үшін рН 6.5 пен 8.5 арасында сақталуы керек. Микроорганизмдердің метаболизмдік белсенділігі үшін оңтайлы рН диапазоны бар. Егер рН тым қышқыл немесе тым сілтілі болса, ол микроорганизмдердің метаболизм жолдарын ыдырататын цианидке қатысатын ферменттерді денатурациялауы мүмкін. Мысалы, рН 6.5-тен төмен түссе. көптеген цианидті ыдырататын бактериялардың өсу жылдамдығы және цианидті ыдырату қабілеті төмендейді.

рН реттеу әдістері

РН деңгейін бақылау үшін ағынды суға тиісті қышқыл немесе сілтілі заттар қосылады. Жалпы қолданылатын қышқылдарға күкірт қышқылы мен тұз қышқылы жатады, ал қарапайым сілтілерге натрий гидроксиді және кальций гидроксиді жатады. Қосылатын қышқылдың немесе сілтінің мөлшері ағынды судың бастапқы рН мәніне және нақты тазарту процесі үшін мақсатты рН мәніне негізделеді. Нақты рН өлшеу рН сенсорлары арқылы жүзеге асырылады және қажетті химиялық заттарды дәл қосу үшін автоматтандырылған мөлшерлеу жүйелерін пайдалануға болады.

Температура бақылау

Реакция жылдамдығына әсері

1.Сілтілі хлорлау және сутегі асқын тотығы әдістері

• Әдетте, температураның жоғарылауы сілтілі хлорлауда да, сутегі асқын тотығы негізіндегі өңдеуде де реакция жылдамдығын жеделдетуі мүмкін. Дегенмен, температураны мұқият бақылау керек. Сілтілік хлорлауда оңтайлы температура диапазоны 20 - 30 ° C шамасында болады. Температура тым төмен болса, реакция жылдамдығы баяу болады, нәтижесінде цианидтің тотығуы толық болмайды. Мысалы, 15°C төмен температурада цианид пен натрий гипохлориті арасындағы реакцияның аяқталуына жету үшін айтарлықтай ұзағырақ уақыт қажет болады. Екінші жағынан, температура тым жоғары болса, сілтілі хлорлау жағдайында хлор газы ерітіндіден шығып, тотықтырғыштың тиімділігін төмендетеді. Сутегі асқын тотығы әдісінде 35°С жоғары температура сутегі асқын тотығының тез ыдырауын тудыруы мүмкін, бұл цианидті тотығу үшін қажетті гидроксил радикалдарының орнына оттегі газының түзілуіне әкеледі.

2. Биодеградация процесі

• Құрамында цианид бар ағынды сулардың биодеградациясында цианидті ыдырататын микроорганизмдердің көпшілігі үшін оңтайлы температура диапазоны 20 - 35°C құрайды. Бұл диапазоннан тыс температура микроорганизмдердің белсенділігіне айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Төмен температурада (20°С-тан төмен) микроорганизмдердің зат алмасу жылдамдығы баяулайды және олар цианидті тиімді ыдырай алмайды. Жоғары температура (35°С-тан жоғары) микроорганизмдердің жасушалық қабықшалары мен ферменттерін зақымдауы мүмкін, бұл жасушалардың өлуіне және олардың цианидті – ыдырату қабілетінің жоғалуына әкеледі.

Температураны реттеу әдістері

Тиісті температураны ұстап тұру үшін ағынды суларды тазарту реакторларында жылыту немесе салқындату жүйелерін орнатуға болады. Жылыту үшін бу негізіндегі жылыту жүйелерін немесе электр жылытқыштарын пайдалануға болады. Салқындату кезінде сумен салқындатылған жылу алмастырғыштарды немесе ауамен салқындатылған конденсаторларды қолдануға болады. Температура температура сенсорлары арқылы үздіксіз бақыланады және жылыту немесе салқындату жүйелері температураны өңдеу процесі үшін оңтайлы диапазонда ұстау үшін сәйкесінше реттеледі.

Тотықтырғыштың дозасын бақылау

Дұрыс соманы анықтау

1.Сілтілік хлорлау

• Сілтілік хлорлауда қажетті тотықтырғыштың мөлшері (натрий гипохлориті немесе хлор газы) цианидпен реакцияның стехиометриясы негізінде есептеледі. Іс жүзінде тотықтырғыштың артық мөлшері әдетте теориялық мөлшерден 10 - 20% артық қосылады. Бұл цианидтің толық тотығуын қамтамасыз ету үшін қажет, өйткені ағынды суларда тотықтырғышты тұтынуы мүмкін басқа заттар болуы мүмкін. Тотықтырғыш дозасы тым төмен болса, цианид толық тотықпайды және тазартылған ағынды суда әлі де улы цианидтің жоғары деңгейі болуы мүмкін. Екінші жағынан, егер доза тым жоғары болса, бұл тазарту құнын арттырып қана қоймайды, сонымен қатар ағынды сулардағы артық хлор басқа органикалық заттармен әрекеттескенде зиянды дезинфекциялық өнімдер сияқты қажетсіз қосалқы өнімдердің пайда болуына әкелуі мүмкін.

2. Сутегі асқын тотығы әдісі

• Сутегі асқын тотығымен емдеу әдісінде сутегі асқын тотығының оңтайлы дозасы зертханалық зерттеулер арқылы анықталады. Доза ағынды судағы цианидтің бастапқы концентрациясы, басқа кедергі жасайтын заттардың болуы және қолданылатын катализатор түрі сияқты факторларға байланысты. Сілтілік хлорлау сияқты, сутегі асқын тотығының жеткіліксіз мөлшері цианидтің толық емес тотығуына әкеледі. Дегенмен, сутегі асқын тотығының шамадан тыс мөлшері түзілетін гидроксил радикалдарының ыдырауын тудыруы мүмкін, жалпы өңдеу тиімділігін төмендетеді және өзіндік құнын арттырады.

Дозаны бақылау жабдығы

Тотықтырғыштың мөлшерін дәл бақылау үшін әдетте өлшеуіш сорғылар қолданылады. Бұл сорғылар ағынды суларды тазарту реакторына тотықтырғыш ерітіндінің қажетті көлемін дәл жеткізе алады. Автоматтандырылған басқару жүйелерін сарқынды судағы цианид концентрациясын немесе тотығу реакциясының барысын нақты уақыт режимінде бақылау негізінде мөлшерлеуді реттейтін өлшеу сорғыларымен біріктіруге болады (мысалы, ORP өлшеу арқылы, ол кейінірек талқыланады).

Тотығу - қалпына келтіру потенциалын (ORP) бақылау

Реакция барысын бақылаудағы рөлі

1.Сілтілік хлорлау

• Сілтілік хлорлау процесінде ORP мониторингі тотығу реакцияларының барысын бақылау үшін өте маңызды. Цианидтің цианатқа дейін тотығуы, содан кейін цианаттың зиянсыз заттарға дейін тотығуы жүріп жатқанда, ағынды судың ORP мәні өзгереді. Цианидтің цианатқа дейін тотығуының бірінші сатысы кезінде ORP әдетте жоғарылайды. Осы кезең үшін мақсатты ORP диапазоны шамамен 300 - 500 мВ (арнайы реакция жағдайларына байланысты). ORP осы диапазонға жеткенде, ол бірінші - сатыдағы тотығудың аяқталуға жақын екенін көрсетеді. Екінші – цианаттың зиянсыз заттарға тотығу сатысында ОРП одан әрі артады және мақсатты диапазон әдетте 600 – 700 мВ шамасында болады. ORP мониторингі арқылы операторлар тотықтырғышты қосуды қашан тоқтату керектігін анықтай алады, бұл ағынды суды шамадан тыс тотықтырмай немесе тотықтырғышты ысырап етпей, реакцияның аяқталуын қамтамасыз етеді.

2. Сутегі асқын тотығы әдісі

• Сутегі асқын тотығы негізіндегі өңдеуде ORP реакция барысының маңызды көрсеткіші ретінде де қызмет етеді. Құрамында цианид бар ағынды сулардың бастапқы ORP салыстырмалы түрде төмен. Сутегі асқын тотығы қосылғанда және тотығу реакциясы жүріп жатқанда, ORP жоғарылайды. Цианидті ағынды суларды сутегі асқын тотығымен тазарту үшін мақсатты ORP диапазоны әдетте шамамен 400 - 500 мВ құрайды. ORP осы мәнге жеткенде, бұл цианидтің токсикалық емес түрге дейін тиімді тотыққандығын көрсетеді.

ORP бақылау және басқару жүйелері

ORP сенсорлары тазарту реакторындағы ағынды судың ORP мәнін үздіксіз бақылау үшін қолданылады. Бұл сенсорлар тотықтырғышты қосуды реттеу үшін бағдарламаланатын басқару жүйесіне қосылған. Мысалы, егер ORP мақсатты диапазоннан төмен болса, басқару жүйесі ағынды суға қосылатын тотықтырғыштың (мысалы, сутегі асқын тотығы немесе натрий гипохлориті) дозасын арттыра алады. Керісінше, егер ORP мақсатты диапазоннан асып кетсе, басқару жүйесі тотықтырғышты қосуды азайтуы немесе тоқтатуы мүмкін.

қорытынды

Цианидті ағынды суларды тазарту кезіндегі реакция жағдайларын бақылау осы өте уытты ағынды суларды тиімді және қауіпсіз тазартуға қол жеткізу үшін өте маңызды. рН, температура, тотықтырғыш дозасы және ORP дәл бақылау өңдеу процесі цианидті азырақ уытты немесе улы емес заттарға тиімді түрлендіруін қамтамасыз ете алады. Осы реакция жағдайларын мұқият басқара отырып, өнеркәсіптер қоршаған ортаны қорғау ережелерін қанағаттандырып қана қоймай, сонымен қатар цианидті ағынды суларды тазарту процестерінің өзіндік құны мен тиімділігін оңтайландыра алады. Ағынды сулардың құрамы мен тазарту қондырғыларының жұмыс жағдайларындағы өзгерістерге бейімделу үшін бұл параметрлерді үнемі бақылау және реттеу қажет.