Cianīda atsārņu detoksikācijas metodes un procesi

Ievads

Cianīda atliekas ir cietie atkritumi, kas rodas zelta raktuvju un citu raktuvju bagātināšanas procesā. Atlikuma klātbūtnes dēļ cianīdi un citi smagie metāli, ja tie netiek pienācīgi apstrādāti, tie nodarīs lielu kaitējumu videi un cilvēku veselībai. Augsta toksicitāte Cianīdi var izplatīties pa gaisu, ūdeni un augsni, piesārņojot apkārtējo ekosistēmu un apdraudot dzīvnieku un augu izdzīvošanu. Tāpēc ir steidzami jāveic detoksikācija Cianīda atliekas. Šis raksts detalizēti iepazīstinās ar Detoksikācijas metodes un procesi cianīdu atslāņošanās.

Cianīda sārņu raksturojums un bīstamība

Cianīda atlikumu sastāvs ir sarežģīts. Papildus nereaģējušiem cianīdiem tie satur arī smagos metālus, piemēram, varu, svinu, cinku un MERCURYŠos smagos metālus dabiskajā vidē ir grūti noārdīt, un tie ilgstoši uzkrājas. Cianīdi var kavēt elpošanas enzīmu aktivitāti bioloģiskajās šūnās, izraisot organismu nosmakšanu un nāvi. Piemēram, kad notekūdeņi, kas satur cianīda atlikumus, tiek novadīti upēs, tas izraisa lielu skaitu ūdens organismu, piemēram, zivju, nāvi, iznīcinot ūdens ekoloģisko līdzsvaru. Kad smagie metāli nonāk cilvēka organismā, tie uzkrājas cilvēka orgānos un izraisa dažādas slimības. Piemēram, saindēšanās ar svinu ietekmē nervu sistēmas attīstību, un Dzīvsudrabs saindēšanās bojā nieres un smadzenes.

Detoksikācijas metodes

Ķīmiskās oksidācijas metode

1. Sārmainās hlorēšanas metode: Šī ir plaši izmantota ķīmiskās oksidācijas detoksikācijas metode. Sārmainos apstākļos (parasti pH vērtība tiek kontrolēta 10–11) cianīda atkritumiem pievieno oksidētājus, piemēram, hlora gāzi vai hipohlorītus. Tās reakcijas princips ir šāds: Pirmkārt, cianīda joni (CN⁻) tiek oksidēti par cianāta joniem (CNO⁻), un reakcijas vienādojums ir CN⁻ + ClO⁻ + H2O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Pēc tam cianāts tiek sadalīts nekaitīgās vielās, piemēram, slāpeklī un oglekļa dioksīdā, tālāk oksidējot, 3CNO⁻ + 3ClO⁻ + H2O → NXNUMX↑ + XNUMXCl⁻ + XNUMXHCO₃⁻. Šīs metodes priekšrocība ir tāda, ka reakcijas ātrums ir salīdzinoši ātrs un detoksikācijas efekts ir acīmredzams, bet trūkums ir tāds, ka var rasties daži sekundāri piesārņotāji, piemēram, hloru saturošas izplūdes gāzes.

2. Ūdeņraža peroksīda oksidēšanas metode: Ūdeņraža peroksīds (H₂O2) var oksidēt un sadalīt cianīdus piemērota katalizatora klātbūtnē. Parasti tiek izvēlēti tādi katalizatori kā dzelzs joni (Fe²⁺). Reakcijas procesā ūdeņraža peroksīds sadalās, veidojot hidroksilradikāļus (·OH), kam ir ārkārtīgi spēcīgas oksidējošas īpašības un kas var ātri oksidēt cianīdus. Reakcijas vienādojums ir CN⁻ + H2O2 → CNO⁻ + H2O. Ūdeņraža peroksīda oksidēšanas metodes priekšrocība ir tāda, ka produkti pēc ūdeņraža peroksīda sadalīšanās ir ūdens un skābeklis, un netiek ieviesti jauni piesārņotāji, bet izmaksas ir salīdzinoši augstas, un prasības attiecībā uz reakcijas apstākļiem ir salīdzinoši stingras.

Bioloģiskās oksidācijas metode

1. Mikrobu izskalošanās metode: tiek izmantoti daži īpaši mikroorganismi, piemēram, Thiobacillus ferrooxidans. Šie mikroorganismi augšanas procesā var izmantot cianīdus kā slāpekļa un oglekļa avotus un tos oksidēt un sadalīt. Izmantojot savas vielmaiņas aktivitātes, mikroorganismi pārvērš cianīdus nekaitīgās vielās, piemēram, oglekļa dioksīdā, ūdenī un amonjakā. Šīs metodes priekšrocība ir tā, ka tā ir videi draudzīga un ar zemu enerģijas patēriņu, bet trūkums ir tāds, ka mikroorganismu augšanu lielā mērā ietekmē vides faktori, piemēram, temperatūra un pH vērtība, un apstrādes cikls ir salīdzinoši garš.

2. Biofilmas metode: Mikroorganismi tiek fiksēti uz nesēja virsmas, veidojot bioplēvi. Kad cianīda atliekas nonāk saskarē ar bioplēvi, mikroorganismi noārda cianīdus. Bioplēvei ir spēcīgas adsorbcijas un noārdīšanās spējas, kas var uzlabot mikroorganismu apstrādes efektivitāti ar cianīdiem. Salīdzinot ar mikrobu izskalošanās metodi, bioplēves metodes mikroorganismus nav viegli zaudēt un tiem ir augstāka stabilitāte, taču tie saskaras arī ar jutīguma pret vides apstākļiem problēmu.

Citas metodes

1. Augstas temperatūras pirolīzes metode: Cianīda atliekas pirolizē augstā temperatūrā (parasti virs 800 ℃), un cianīdi sadalās gāzēs, piemēram, slāpeklī un oglekļa monoksīdā. Augstas temperatūras pirolīzes metode var efektīvi noņemt cianīdus, taču tai ir nepieciešams liels enerģijas patēriņš, un augstas temperatūras apstākļos smagie metāli var iztvaikot, tādējādi apgrūtinot turpmāko atgāzes attīrīšanu.

2. Adsorbcijas metode: Cianīdu adsorbēšanai izmanto adsorbentus, piemēram, aktivēto ogli un ceolītu. Adsorbentiem ir liels īpatnējais virsmas laukums, un tie var adsorbēt uz to virsmām cianīdus, tādējādi sasniedzot detoksikācijas mērķi. Adsorbcijas metode ir vienkārša, taču adsorbenta adsorbcijas spēja ir ierobežota, un adsorbents ir regulāri jāmaina. Turklāt adsorbētā adsorbenta apstrāde ir arī samērā sarežģīta.

Detoksikācijas process

Iepriekšēja apstrāde

1. Sasmalcināšana un sijāšana: Masīvās cianīda atliekas tiek sasmalcinātas, lai samazinātu to daļiņu izmēru, lai turpmākā detoksikācijas reakcija varētu noritēt pilnīgāk. Parastie drupinātāji ir žokļu drupinātāji, konusveida drupinātāji uc

2. Izskalošanās: Lai cianīdi labāk saskartos un reaģētu ar detoksikācijas reaģentu, cianīda atkritumu izskalošanai parasti izmanto ūdeni vai citus piemērotus šķīdinātājus. Izskalošanās procesu veic maisītā tvertnē, un atslāņošanās un šķīdinātājs tiek pilnībā sajaukti, maisot. Tādi faktori kā izskalošanās laiks, temperatūra un šķidruma un cietās vielas attiecība ietekmēs izskalošanās efektu, un parasti tie ir jāoptimizē atbilstoši faktiskajiem apstākļiem.

Detoksikācijas operācija

1. Ķīmiskās oksidācijas metodes darbības process: Ņemot par piemēru sārmainās hlorēšanas metodi, sārņu šķīdumā pēc izskalošanās vispirms pievieno nātrija hidroksīdu, lai noregulētu šķīduma pH vērtību līdz 10 - 11. Pēc tam lēnām ievada hlora gāzi vai pievieno nātrija hipohlorīta šķīdumu un vienlaikus veic maisīšanu, lai reakcija noritētu pilnībā. Reakcijas procesā reāllaikā jāuzrauga cianīda koncentrācija šķīdumā. Kad cianīda koncentrācija tiek samazināta zem noteiktā standarta, oksidanta pievienošana tiek pārtraukta.

2. Bioloģiskās oksidācijas metodes darbības process: Ja tiek izmantota mikrobu izskalošanās metode, labi kultivētie Thiobacillus ferrooxidans un citi mikroorganismi tiek inokulēti izskalošanās šķīdumā, kas satur cianīda atliekas. Reakcijas sistēmas temperatūru kontrolē piemērotā mikroorganismu augšanas diapazonā (parasti 25 - 35 ℃), un pH vērtību noregulē līdz atbilstošajam diapazonam (parasti 2 - 4). Reakcijas procesā barības vielas ir regulāri jāpapildina, lai apmierinātu mikroorganismu augšanas vajadzības. Detoksikācijas reakcijas gaitu vērtē, uzraugot cianīda koncentrāciju un mikroorganismu augšanu.

Turpmākā ārstēšana

1. Cieta viela – šķidruma atdalīšana: Pēc tam, kad detoksikācijas reakcija ir pabeigta, apstrādātās atliekas ir jāpakļauj cietas un šķidruma atdalīšanai. Parastās cieto un šķidrumu atdalīšanas metodes ietver filtrēšanu un centrifugēšanu. Izmantojot filtrēšanas iekārtas, piemēram, plākšņu un rāmju filtru preses, cietās atliekas tiek atdalītas no šķidruma. Atdalītajā šķidrumā ir jāturpina pārbaudīt cianīda un smago metālu saturu, lai nodrošinātu, ka to var izvadīt pēc izplūdes standartu izpildes.

2. Sārņu likvidēšana: Pēc detoksikācijas un cieto - šķidrumu atdalīšanas, ja smago metālu saturs sārņās joprojām ir augsts, nepieciešama turpmāka apstrāde. Piemēram, tiek pieņemta cietināšanas un stabilizācijas tehnoloģija, un atliekas sajauc ar cietinātājiem, piemēram, cementu un kaļķi, lai nostiprinātu smagos metālus sacietētajā ķermenī un samazinātu to mobilitāti vidē. Apstrādātās atliekas var apglabāt poligonā vai vispusīgi izmantot atbilstoši faktiskajiem apstākļiem, piemēram, izmantot būvmateriālu ražošanā.

Secinājumi

Cianīda atsārņu detoksikācijas apstrādei ir liela nozīme vides aizsardzībā un resursu ilgtspējīgā izmantošanā. Dažādām detoksikācijas metodēm ir savas priekšrocības un trūkumi. Praktiski piemērotās detoksikācijas metodes un procesi ir rūpīgi jāizvēlas atbilstoši tādiem faktoriem kā cianīda atsārņu īpašības, apstrādes izmaksas un vides prasības. Tajā pašā laikā, nepārtraukti attīstoties zinātnei un tehnoloģijām, pastāvīgi parādās jaunas detoksikācijas tehnoloģijas un procesi. Nākotnē paredzēts izstrādāt efektīvākas, videi draudzīgākas un ekonomiskākas cianīda atsārņu detoksikācijas metodes, nodrošinot labākus risinājumus cianīda atsārņu radītajām vides problēmām.