Методи и процеси за детоксикација на јаловина од цијанид

Вовед

Цијанидните јаловини се цврст отпад што се создава за време на процесот на облагородување на рудниците за злато и други рудници. Поради присуството на резидуални цијаниди и други тешки метали, доколку не се третираат правилно, тие ќе предизвикаат голема штета на животната средина и здравјето на луѓето. Високата токсичност на цијанидите може да се шири низ воздухот, водата и почвата, загадувајќи го околниот екосистем и загрозувајќи го опстанокот на животните и растенијата. Затоа, итно е да се детоксицира цијанидната јаловина . Оваа статија детално ќе ги претстави методите и процесите на детоксикација на цијанидните јаловини.

Карактеристики и опасности од јаловината на цијанид

Составот на јаловината на цијанид е сложен. Покрај нереагираните цијаниди, содржи и тешки метали како бакар, олово, цинк и жива. Овие тешки метали тешко се разградуваат во природната средина и ќе се акумулираат во текот на долг период. Цијанидите можат да ја инхибираат активноста на респираторните ензими во биолошките клетки, што доведува до асфиксија и смрт на организмите. На пример, кога отпадните води кои содржат јаловина од цијанид се испуштаат во реките, тоа ќе предизвика голем број на смртни случаи на водни организми како што се рибите, уништувајќи ја еколошката рамнотежа на водата. Кога тешките метали ќе влезат во човечкото тело, тие ќе се акумулираат во човечките органи и ќе предизвикаат разни болести. На пример, труењето со олово влијае на развојот на нервниот систем, а труењето со жива ги оштетува бубрезите и мозокот.

Методи за детоксикација

Метод на хемиска оксидација

1. Метод на алкално хлорирање : Ова е најчесто користен метод на хемиска оксидациска детоксикација. Под алкални услови (обично pH вредноста се контролира на 10-11), оксиданси како што се гасен хлор или хипохлорити се додаваат во цијанидните остатоци. Принципот на реакција е следниов: Прво, цијанидните јони (CN⁻) се оксидираат до цијанат јони (CNO⁻), а равенката на реакцијата е CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Потоа, цијанатот се разградува на безопасни супстанции како што се азот и јаглерод диоксид под понатамошна оксидација, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Предноста на овој метод е што брзината на реакција е релативно брза и ефектот на детоксикација е очигледен, но недостатокот е што може да се генерираат некои секундарни загадувачи како што се издувните гасови што содржат хлор.

2. Метод на оксидација со водород пероксид : Водород пероксидот (H₂O₂) може да оксидира и разгради цијаниди во присуство на соодветен катализатор. Обично се избираат катализатори како што се јони на железо (Fe²⁺). За време на процесот на реакција, водород пероксидот се распаѓа за да произведе хидроксилни радикали (·OH), кои имаат исклучително силни оксидирачки својства и можат брзо да оксидираат цијаниди. Равенката на реакцијата е CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O. Предноста на методот на оксидација со водород пероксид е тоа што производите по распаѓањето на водород пероксидот се вода и кислород, и не се воведуваат нови загадувачи, но цената е релативно висока, а барањата за условите на реакцијата се релативно строги.

Метод на биолошка оксидација

1. Метод на микробно исцедување : Се користат некои специјални микроорганизми, како што е Thiobacillus ferrooxidans. Овие микроорганизми можат да користат цијаниди како извори на азот и јаглерод за време на нивниот процес на раст и да ги оксидираат и разградуваат. Преку сопствените метаболички активности, микроорганизмите ги претвораат цијанидите во безопасни супстанции како што се јаглерод диоксид, вода и амонијак. Предноста на овој метод е што е еколошки и има мала потрошувачка на енергија, но недостаток е што растот на микроорганизмите е во голема мера под влијание на фактори на животната средина како што се температурата и pH вредноста, а циклусот на третман е релативно долг.

2. Метод со биофилм : Микроорганизмите се фиксираат на површината на носачот за да формираат биофилм. Кога цијанидните остатоци ќе дојдат во контакт со биофилмот, цијанидите се разградуваат од микроорганизми. Биофилмот има силни способности за адсорпција и разградување, што може да ја подобри ефикасноста на третманот на микроорганизмите на цијаниди. Во споредба со методот со микробно исцедување, микроорганизмите во методот со биофилм не се губат лесно и имаат поголема стабилност, но се соочуваат и со проблемот на чувствителност на условите на животната средина.

Други методи

1. Метод на пиролиза на висока температура : Јаловината од цијанид се пиролизира на високи температури (обично над 800℃), а цијанидите се распаѓаат во гасови како што се азот и јаглерод моноксид. Методот на пиролиза на висока температура може ефикасно да ги отстрани цијанидите, но бара голема потрошувачка на енергија, а тешките метали може да испарат под услови на висока температура, зголемувајќи ја тежината на последователниот третман на гасот од опашката.

2. Метод на адсорпција : Адсорбенти како што се активиран јаглен и зеолит се користат за адсорпција на цијаниди. Адсорбентите имаат голема специфична површина и можат да адсорбираат цијаниди на своите површини, со што се постигнува целта на детоксикација. Методот на адсорпција е едноставен за работа, но капацитетот на адсорпција на адсорбентот е ограничен и адсорбентот треба редовно да се менува. Покрај тоа, третманот на адсорбираниот адсорбент е исто така релативно сложен.

Процес на детоксикација

Предтретман

1. Дробење и сеење : Масивните цијанидни остатоци се дробат за да се намали нивната големина на честичките, така што последователната реакција на детоксикација може да се одвива поцелосно. Вообичаените дробилки вклучуваат вилични дробилки, конусни дробилки итн. Потоа дробените остатоци се сечат преку опрема за селекција, како што се вибрирачки сита, за да се отстранат честичките со различна големина, обезбедувајќи им на материјалите соодветни големини на честичките за последователен третман.

2. Исцедување : За да се овозможи подобар контакт и реакција на цијанидите со реагенсот за детоксикација, обично се користи вода или други соодветни растворувачи за исцедување на цијанидните остатоци. Процесот на исцедување се изведува во резервоар со мешање, а остатоците и растворувачот се целосно мешаат со мешање. Фактори како што се времето на исцедување, температурата и односот течност-цврста материја ќе влијаат на ефектот на исцедување и генерално треба да се оптимизираат според реалните услови.

Операција за детоксикација

1. Процес на работа на методот на хемиска оксидација : Земајќи го како пример методот на алкално хлорирање, во растворот од јаловина по лужењето, прво се додава натриум хидроксид за да се прилагоди pH вредноста на растворот на 10-11. Потоа, полека се воведува гасен хлор или се додава раствор на натриум хипохлорит, а мешањето се врши истовремено за да се овозможи реакцијата целосно да продолжи. За време на процесот на реакција, концентрацијата на цијанид во растворот треба да се следи во реално време. Кога концентрацијата на цијанид ќе се намали под наведениот стандард, додавањето на оксидантот се запира.

2. Процес на работа на методот на биолошка оксидација : Доколку се примени методот на микробно испирање, добро култивираниот Thiobacillus ferrooxidans и други микроорганизми се инокулираат во растворот за испирање што содржи цијанидни остатоци. Температурата на реакцискиот систем се контролира во рамките на соодветниот опсег на раст на микроорганизмите (обично 25 - 35℃), а pH вредноста се прилагодува на соодветниот опсег (обично 2 - 4). За време на процесот на реакција, хранливите материи треба редовно да се надополнуваат за да се задоволат потребите за раст на микроорганизмите. Напредокот на реакцијата на детоксикација се оценува со следење на концентрацијата на цијанид и растот на микроорганизмите.

Последователен третман

1. Одвојување на цврста и течна материја : По завршувањето на реакцијата на детоксикација, третираната јаловина треба да се подложи на одвојување на цврста и течна материја. Вообичаените методи за одвојување на цврста и течна материја вклучуваат филтрација и центрифугирање. Преку опрема за филтрација, како што се филтер преси со плоча и рамка, цврстата јаловина се одвојува од течноста. Одвоената течност треба дополнително да се тестира за содржина на цијанид и тешки метали за да се осигури дека може да се испушти откако ќе ги исполни стандардите за испуштање.

2. Отстранување на јаловина : По детоксикација и одвојување на цврсто-течно јаловина, доколку содржината на тешки метали во јаловината е сè уште висока, потребен е понатамошен третман. На пример, се усвојува технологијата за зацврстување и стабилизација, а јаловината се меша со средства за зацврстување како што се цемент и вар за да се фиксираат тешките метали во зацврстеното тело и да се намали нивната подвижност во животната средина. Третираната јаловина може да се депонира или сеопфатно да се искористи според реалните услови, како на пример да се користи во производството на градежни материјали.

Заклучок

Детоксикацискиот третман на јаловината од цијанид е од големо значење за заштита на животната средина и одржливо искористување на ресурсите. Различни методи на детоксикација имаат свои предности и недостатоци. Во практична примена, соодветните методи и процеси на детоксикација треба да бидат сеопфатно избрани според фактори како што се карактеристиките на јаловината на цијанид, трошоците за третман и барањата за животната средина. Во исто време, со континуиран напредок на науката и технологијата, постојано се појавуваат нови технологии и процеси за детоксикација. Во иднина, се очекува да развие поефикасни, еколошки и поекономични методи за детоксикација на јаловината на цијанид, обезбедувајќи подобри решенија за еколошките проблеми што ги предизвикува јаловината на цијанид.