Elektrolītiskās oksidācijas process nātrija cianīda notekūdeņu attīrīšanai

Ievads

Cianīdu saturoši notekūdeņi, īpaši tie, kas iegūti no Nātrija cianīds, ir nopietna vides problēma. Šādi notekūdeņi ir ļoti toksiski un galvenokārt rodas tādās nozarēs kā galvanizācija, gāzes ražošana, koksēšana, metalurģija, metālapstrāde, ķīmisko šķiedru, plastmasas, pesticīdu un ķīmiskā rūpniecība. Ūdenī tie ir nestabili un viegli sadalās. Gan neorganiskie, gan organiskie cianīdi ir ārkārtīgi indīgas vielas. Piemēram, letālā deva cianīdu cilvēka organismā ir 0.18 g, bet kālija cianīdam — 0.12 g. Turklāt cianīda letālā koncentrācija zivīm ūdenī svārstās no 0.04 līdz 0.1 mg/l. Tāpēc steidzami ir nepieciešamas efektīvas ārstēšanas metodes, lai mazinātu tā kaitīgo ietekmi uz vidi un cilvēku veselību.

Cianīdu saturošu notekūdeņu elektrolītiskās oksidācijas pamati

The Elektrolītiskās oksidācijas process ārstēšanai Nātrija cianīda notekūdeņi darbojas pēc principa, ka elektriskā strāva veicina ķīmiskās reakcijas anodā un katodā, tādējādi pārveidojot notekūdeņos esošo cianīdu mazāk kaitīgās vielās. Šajā procesā gan vienkāršais cianīds, gan kompleksais cianīds notekūdeņos tiek elektrolizēti.

Anoda reakcijas

• Vienkāršam cianīdamPirmās reakcijas stadijas laikā pie anoda vienkāršs cianīds enerģiski reaģē ar citām vielām notekūdeņos, veidojot mazāk toksisku savienojumu. Nākamajā otrajā stadijā notiek divas reakcijas. Viena reakcija šo savienojumu tālāk sadala Ogleklis dioksīds, slāpeklis un ūdens. Otra reakcija izraisa amonija veidošanos.

• Koordinācijas cianīdam (piemēram, vara saturošs komplekss)Kad koordinācijas cianīds, tāpat kā vara saturoši kompleksi, sasniedz anodu, tas reaģē, veidojot vara jonus un citu mazāk toksisku savienojumu. Kad elektrolītiskajai videi pievieno galda sāli, notiek papildu reakcijas. Hlorīda joni no sāls tiek oksidēti, veidojot nacentu hloru. Šis nacents hlors pēc tam reaģē ar cianīdu un citām vielām notekūdeņos, lai sadalītu cianīda savienojumus mazāk kaitīgos produktos, tostarp oglekļa dioksīdā, slāpeklī un hlorīda jonos.

Katoda reakcijas

Katodā ūdeņraža joni iegūst elektronus un veido ūdeņraža gāzi. Metālus saturošos cianīda kompleksos, piemēram, kompleksos ar varu, vara joni iegūst elektronus un var nogulsnēties kā vara metāls. Noteiktos apstākļos vara joni var reaģēt arī ar hidroksīda joniem, veidojot vara hidroksīda nogulsnes.

Galvenie apsvērumi elektrolītiskās oksidācijas procesā

• Elektrodu materiāliElektrodu materiālu izvēlei ir izšķiroša nozīme. Daudzos gadījumos kā katoda materiālu var izmantot mīksto tēraudu. Tomēr anodiem ir jāiztur skarba elektroķīmiskā vide. Šim pielietojumam labi piemēroti ir dimensiju ziņā stabili anodi (DSA), kas ir izgatavoti no cēlmetālu oksīdiem un ko ražo vairāki uzņēmumi. Grafīts var kalpot arī kā anoda materiāls, taču tam ir trūkums, ka tas pakāpeniski tiek patērēts elektrolīzes procesā.

• temperatūras kontroleElektrolīzes laikā atkritumšķidruma temperatūra ir rūpīgi jāregulē. Tā parasti jāuztur zem 25 °C. Ja temperatūra paaugstinās pārāk augstu, hlors, kas rodas pievienotā sāls hlorīda jonu oksidācijas rezultātā, izplūdīs, pirms tas var reaģēt ar cianīdu, tādējādi samazinot cianīda noārdīšanās procesa efektivitāti.

• Hlorīda jonu pievienošanaHlorīda jonu pievienošana notekūdeņiem var veicināt cianīda elektrolītisko oksidēšanos. Parasti pietiek ar 1–2 g/l hlorīda jonu pievienošanu. Dažos gadījumos ir pierādīts, ka parastā sāls (nātrija hlorīda) pievienošana notekūdeņiem ar koncentrāciju 25 g uz litru efektīvi veicina cianīda elektrolītisko noārdīšanos.

Elektrolītiskās oksidācijas procesa priekšrocības

• Augsta efektivitāte augstas koncentrācijas notekūdeņiemElektrolītiskās oksidācijas process ir īpaši efektīvs augstas koncentrācijas cianīdu saturošu notekūdeņu, piemēram, zelta raktuvēs esošo, attīrīšanai. Tas var ievērojami samazināt cianīda koncentrāciju notekūdeņos.

• Reaktīvo sugu ģenerēšana in situElektrolīzes laikā sistēmā rodas reaģējošas vielas, piemēram, nacentējošs hlors. Tas novērš nepieciešamību pēc potenciāli bīstamu un dārgu oksidētāju ārējas pievienošanas lielos daudzumos.

• ElastīgumsProcesu var pielāgot atkarībā no notekūdeņu specifiskā sastāva. Kontrolējot tādus parametrus kā strāvas blīvums, spriegums un noteiktu sāļu pievienošana, elektrolītiskās oksidācijas procesu var optimizēt dažādiem cianīdu saturošu notekūdeņu veidiem neatkarīgi no tā, vai tie satur vienkāršus vai kompleksus cianīda savienojumus.

Secinājumi

Elektrolītiskās oksidācijas process piedāvā daudzsološu risinājumu apstrādei nātrija cianīds notekūdeņi. Izprotot ķīmiskās reakcijas, kas notiek anodā un katodā, rūpīgi izvēloties elektrodu materiālus, kontrolējot temperatūru un pievienojot atbilstošu hlorīda jonu daudzumu, šī metode var efektīvi noņemt cianīda piesārņojumu no notekūdeņiem. Tā kā rūpniecība turpina meklēt ilgtspējīgākus un efektīvākus atkritumu apsaimniekošanas veidus, elektrolītiskās oksidācijas process, visticamāk, iegūs plašāku pielietojumu cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanā. Tomēr joprojām ir nepieciešami turpmāki pētījumi un izstrāde, lai uzlabotu procesu, samazinātu izmaksas un palielinātu tā kopējo efektivitāti un draudzīgumu videi.