Cianido atliekų detoksikacijos metodai ir procesai

Įvadas

Cianido atliekos yra kietos atliekos, susidarančios aukso kasyklų ir kitų kasyklų sodrinimo proceso metu. Dėl likučių buvimo cianidai ir kiti sunkieji metalai, tinkamai neapdoroti, padarys didelę žalą aplinkai ir žmonių sveikatai. Didelis toksiškumas Cianidai gali plisti per orą, vandenį ir dirvožemį, užteršti aplinkinę ekosistemą ir sukelti pavojų gyvūnų ir augalų išlikimui. Todėl būtina skubiai atlikti detoksikaciją Cianido atliekos. Šiame straipsnyje bus išsamiai pristatyta Detoksikacijos metodai ir procesai Cianidas atliekos.

Cianido liekanų charakteristikos ir pavojai

Cianido atliekų sudėtis yra sudėtinga. Be nesureagavusių cianidų, jame taip pat yra sunkiųjų metalų, tokių kaip varis, švinas, cinkas ir gyvsidabris. Šie sunkieji metalai sunkiai skaidosi natūralioje aplinkoje ir kaupsis ilgą laiką. Cianidai gali slopinti kvėpavimo fermentų aktyvumą biologinėse ląstelėse, todėl organizmai gali uždusti ir mirti. Pavyzdžiui, nuotekos, kuriose yra cianido nuosėdų, išleidžiamos į upes, sukels daug vandens organizmų, tokių kaip žuvys, žūties, o tai sunaikins vandens ekologinę pusiausvyrą. Sunkieji metalai, patekę į žmogaus organizmą, kaupsis žmogaus organuose ir sukels įvairias ligas. Pavyzdžiui, apsinuodijimas švinu paveikia nervų sistemos vystymąsi, o gyvsidabriu – inkstus ir smegenis.

Detoksikacijos metodai

Cheminio oksidavimo metodas

1. Šarminio chlorinimo metodas: Tai dažniausiai naudojamas cheminės oksidacijos detoksikacijos metodas. Esant šarminėms sąlygoms (paprastai pH vertė reguliuojama ties 10–11), į cianido nuosėdas įpilama oksidatorių, tokių kaip chloro dujos arba hipochloritai. Jo reakcijos principas yra toks: Pirma, cianido jonai (CN⁻) oksiduojami į cianato jonus (CNO⁻), o reakcijos lygtis yra CN⁻ + ClO⁻ + H2O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Tada cianatas suskaidomas į nekenksmingas medžiagas, tokias kaip azotas ir anglies dioksidas, toliau oksiduojant, 3CNO⁻ + 3ClO⁻ + H2O → NXNUMX↑ + XNUMXCl⁻ + XNUMXHCO₃⁻. Šio metodo privalumas yra tai, kad reakcijos greitis yra gana greitas ir detoksikacijos efektas yra akivaizdus, ​​tačiau trūkumas yra tas, kad gali susidaryti kai kurie antriniai teršalai, tokie kaip chloro turinčios išmetamosios dujos.

2. Vandenilio peroksido oksidacijos metodas: Vandenilio peroksidas (H2O2) gali oksiduoti ir skaidyti cianidus, kai yra tinkamas katalizatorius. Paprastai pasirenkami katalizatoriai, tokie kaip geležies jonai (Fe²⁺). Reakcijos metu vandenilio peroksidas skyla ir susidaro hidroksilo radikalai (·OH), pasižymintys itin stipriomis oksidacinėmis savybėmis ir galintys greitai oksiduoti cianidus. Reakcijos lygtis yra CN⁻ + H2O2 → CNO⁻ + H2O. Vandenilio peroksido oksidacijos metodo pranašumas yra tas, kad produktai po vandenilio peroksido skilimo yra vanduo ir deguonis, o nauji teršalai neįvedami, tačiau kaina yra gana didelė, o reakcijos sąlygų reikalavimai yra gana griežti.

Biologinis oksidacijos metodas

1. Mikrobų išplovimo metodas: Naudojami kai kurie specialūs mikroorganizmai, tokie kaip Thiobacillus ferrooxidans. Šie mikroorganizmai augimo procese gali naudoti cianidus kaip azoto ir anglies šaltinius ir juos oksiduoti bei skaidyti. Vykdydami savo medžiagų apykaitos veiklą mikroorganizmai cianidus paverčia nekenksmingomis medžiagomis, tokiomis kaip anglies dioksidas, vanduo ir amoniakas. Šio metodo privalumas yra tai, kad jis yra nekenksmingas aplinkai ir sunaudoja mažai energijos, tačiau trūkumas yra tas, kad mikroorganizmų augimui didelę įtaką daro aplinkos veiksniai, tokie kaip temperatūra ir pH vertė, o apdorojimo ciklas yra gana ilgas.

2. Biofilmo metodas: Mikroorganizmai fiksuojami ant nešiklio paviršiaus, kad susidarytų bioplėvelė. Kai cianido atliekos liečiasi su bioplėvele, mikroorganizmai suskaido cianidus. Bioplėvelė turi stiprias adsorbcijos ir skilimo galimybes, kurios gali pagerinti mikroorganizmų apdorojimo cianidais efektyvumą. Lyginant su mikrobų išplovimo metodu, taikant bioplėvelės metodą mikroorganizmai nėra lengvai pasimetę ir turi didesnį stabilumą, tačiau jie taip pat susiduria su jautrumo aplinkos sąlygoms problema.

Kiti būdai

1. Aukštos temperatūros pirolizės metodas: Cianido atliekos yra pirolizuojamos aukštoje temperatūroje (dažniausiai aukštesnėje nei 800 ℃), o cianidai suskaidomi į dujas, tokias kaip azotas ir anglies monoksidas. Aukštos temperatūros pirolizės metodas gali efektyviai pašalinti cianidus, tačiau tam reikia sunaudoti daug energijos, o sunkieji metalai gali išgaruoti esant aukštai temperatūrai, todėl pasunkėja išmetamųjų dujų apdorojimas.

2. Adsorbcijos metodas: Adsorbentai, tokie kaip aktyvuota anglis ir ceolitas, naudojami cianidams adsorbuoti. Adsorbentai turi didelį specifinį paviršiaus plotą ir gali adsorbuoti cianidus ant savo paviršių ir taip pasiekti detoksikacijos tikslą. Adsorbcijos metodas yra paprastas, tačiau adsorbento adsorbcijos pajėgumas yra ribotas, todėl adsorbentą reikia reguliariai keisti. Be to, adsorbuoto adsorbento apdorojimas taip pat yra gana sudėtingas.

Detoksikacijos procesas

Pirminis gydymas

1. Smulkinimas ir sijojimas: Masyvios cianido nuosėdos susmulkinamos, kad sumažėtų jų dalelių dydis, kad vėlesnė detoksikacijos reakcija galėtų vykti visapusiškiau. Įprasti trupintuvai apima žandikaulio trupintuvus, kūginius trupintuvus ir tt Susmulkintos atliekos sijojamos naudojant sijojimo įrangą, pvz., vibruojančius sietus, kad būtų išskirtos įvairaus dydžio dalelės, suteikiant atitinkamo dydžio medžiagas tolesniam apdorojimui.

2. Išplovimas: Kad cianidai geriau kontaktuotų ir reaguotų su detoksikacijos reagentu, cianido nuosėdoms išplauti paprastai naudojamas vanduo arba kiti tinkami tirpikliai. Išplovimas atliekamas maišomame rezervuare, o atliekos ir tirpiklis pilnai sumaišomi maišant. Tokie veiksniai kaip išplovimo laikas, temperatūra ir skysčio ir kietosios medžiagos santykis turės įtakos išplovimo efektui, todėl paprastai juos reikia optimizuoti atsižvelgiant į faktines sąlygas.

Detoksikacijos operacija

1. Cheminio oksidavimo metodo veikimo procesas: Kaip pavyzdį naudojant šarminio chlorinimo metodą, į atliekų tirpalą po išplovimo pirmiausia įpilama natrio hidroksido, kad tirpalo pH būtų 10–11. Tada lėtai įleidžiama chloro dujų arba įpilama natrio hipochlorito tirpalo ir tuo pačiu metu maišoma, kad reakcija vyktų visiškai. Reakcijos metu reikia realiu laiku stebėti cianido koncentraciją tirpale. Kai cianido koncentracija sumažinama iki mažesnės už nurodytą standartą, oksidatoriaus pridėjimas sustabdomas.

2. Biologinio oksidacijos metodo veikimo procesas: Jei taikomas mikrobinio išplovimo metodas, gerai išaugintos Thiobacillus ferrooxidans ir kiti mikroorganizmai pasėjami į išplovimo tirpalą, kuriame yra cianido nuosėdų. Reakcijos sistemos temperatūra kontroliuojama tinkamame mikroorganizmų augimo diapazone (dažniausiai 25–35 ℃), o pH vertė reguliuojama iki atitinkamo diapazono (paprastai 2–4). Reakcijos proceso metu reikia reguliariai papildyti maistines medžiagas, kad būtų patenkinti mikroorganizmų augimo poreikiai. Apie detoksikacijos reakcijos eigą sprendžiama stebint cianido koncentraciją ir mikroorganizmų augimą.

Vėlesnis gydymas

1. Kietas – Skysčio atskyrimas: Pasibaigus detoksikacijos reakcijai, apdorotas nuosėdas reikia atskirti kietą ir skystą. Įprasti kietųjų ir skysčių atskyrimo metodai apima filtravimą ir centrifugavimą. Naudojant filtravimo įrangą, pvz., plokštelinius ir rėminius filtrų presus, kietos atliekos atskiriamos nuo skysčio. Atskirtas skystis turi būti toliau tiriamas dėl cianido ir sunkiųjų metalų kiekio, siekiant užtikrinti, kad jį būtų galima išleisti, kai jis atitinka išleidimo standartus.

2. Atliekų išvežimas: Po detoksikacijos ir kietųjų-skysčių atskyrimo, jei sunkiųjų metalų kiekis atliekose vis dar yra didelis, reikalingas tolesnis apdorojimas. Pavyzdžiui, naudojama kietėjimo ir stabilizavimo technologija, o atliekos sumaišomos su kietėjančiomis medžiagomis, tokiomis kaip cementas ir kalkės, kad fiksuotų sunkiuosius metalus sukietėjusiame kūne ir sumažintų jų mobilumą aplinkoje. Apdorotos atliekos gali būti šalinamos sąvartynuose arba visapusiškai panaudojamos pagal faktines sąlygas, pavyzdžiui, naudojamos statybinių medžiagų gamyboje.

Išvada

Cianido atliekų detoksikacija turi didelę reikšmę aplinkos apsaugai ir tausiai naudojant išteklius. Skirtingi detoksikacijos metodai turi savų privalumų ir trūkumų. Praktiškai tinkami detoksikacijos metodai ir procesai turi būti visapusiškai parinkti atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip cianido nuosėdų charakteristikos, apdorojimo išlaidos ir aplinkosaugos reikalavimai. Tuo pačiu metu, nuolat tobulėjant mokslui ir technologijoms, nuolat atsiranda naujų detoksikacijos technologijų ir procesų. Ateityje tikimasi sukurti efektyvesnius, ekologiškesnius ir ekonomiškesnius cianido atliekų detoksikacijos metodus, kurie leis geriau išspręsti cianido atliekų keliamas aplinkos problemas.