Цианидын бохир ус цэвэрлэх персульфатын исэлдэлт: цогц судалгаа

Оршил

Цианид нь маш хортой нэгдэл бөгөөд цахилгаан өнгөлгөө, олборлолт, металл өнгөлгөө зэрэг үйлдвэрлэлийн янз бүрийн процессуудад өргөн хэрэглэгддэг. Үүний үр дүнд их хэмжээний цианид-байгаль орчин, хүний ​​эрүүл мэндэд ихээхэн аюул учруулж буй бохир ус агуулсан. Уламжлалт Цианидын хаягдал ус шүлтлэг хлоржуулах зэрэг эмчилгээний аргууд нь хэд хэдэн сул талуудтай байдаг. Үүнд: хортой дайвар бүтээгдэхүүн үүсэх, химийн өндөр хэрэглээ, металл-цианидын цогцолборыг зайлуулах үр ашиг бага. Үүний үр дүнд илүү үр дүнтэй, байгаль орчинд ээлтэй цэвэрлэх технологийн эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж байна.

Сүүлийн жилүүдэд дэвшилтэт исэлдэлтийн процессууд (AOPs) цианидын хаягдал усыг цэвэрлэх ирээдүйтэй хувилбарууд болж гарч ирсэн. Эдгээрийн дотор Персульфатын исэлдэлт Хүчтэй исэлдүүлэх чадвар, рН-ийн өргөн хүрээний хэрэглээ, харьцангуй энгийн ажиллагаа зэргээс шалтгаалан процесс нь олны анхаарлыг татсан. Энэхүү блог нийтлэл нь цианидын бохир усыг цэвэршүүлэх персульфатын исэлдэлтийн аргын талаар иж бүрэн мэдээлэл өгөх, түүний механизм, нөлөөлөх хүчин зүйлс, практик хэрэглээг багтаах зорилготой юм.

Персульфатын исэлдэлтийн механизм

Пероксидисульфат (PDS) эсвэл пероксимоносульфат (PMS) хэлбэрээр байдаг персульфатыг дулаан, хэт ягаан туяа, шилжилтийн металл эсвэл шүлтлэг зэрэг янз бүрийн аргаар идэвхжүүлж, өндөр реактив сульфатын радикалуудыг үүсгэж болно. Эдгээр сульфатын радикалууд нь исэлдэлтийн өндөр чадамжтай тул цианид зэрэг олон төрлийн органик болон органик бус бохирдуулагчийг исэлдүүлэх боломжийг олгодог.

Цианидын персульфатын исэлдэлтийн урвалын механизм нь нарийн төвөгтэй бөгөөд олон үе шатыг агуулдаг. Ерөнхийдөө сульфатын радикалууд нь цианидын ионуудтай урвалд орж завсрын бүтээгдэхүүн болгон цианат үүсгэдэг. Дараа нь цианатыг цаашид исэлдүүлж эсвэл гидролиз болгож нитрат, аммони, азотын хий зэрэг хор багатай эцсийн бүтээгдэхүүн гаргаж авах боломжтой. Урвалын тодорхой замууд нь рН, температур, бусад бодис байгаа эсэх зэрэг урвалын нөхцлөөс хамаарч өөр өөр байдаг. Хүчиллэг орчинд урвал нь тодорхой дарааллаар явагддаг бол үндсэн орчинд урвалын механизм өөрчлөгдөж, исэлдэлтийн процесст гидроксил радикалууд оролцож болно. Гидроксил радикалууд нь сульфатын радикалуудын устай урвалд орох эсвэл персульфатын шүлтлэгээр идэвхжсэнээс үүсэх боломжтой бөгөөд цианидтай урвалд орох нь цианидыг зайлуулах чухал зам юм.

Нөлөөлөх хүчин зүйлүүд

1. Персульфатын концентраци

Персульфатын концентраци нь цианидын бохир усыг цэвэрлэх үр ашигт нөлөөлдөг чухал хүчин зүйл юм. Ерөнхийдөө персульфатын тунг нэмэгдүүлэх нь сульфатын радикалуудын үүсэлтийг сайжруулж, улмаар цианидын исэлдэлтийг дэмждэг. Гэсэн хэдий ч хэт их персульфат нь сульфатын радикалуудыг өөрөө унтраах урвалд хүргэж, исэлдэлтийн ерөнхий үр ашгийг бууруулдаг. Түүнчлэн персульфатын өндөр концентраци нь эмчилгээний зардлыг нэмэгдүүлж, цэвэршүүлсэн усанд үлдэгдэл персульфатын улмаас байгаль орчны асуудал үүсгэж болзошгүй. Тиймээс, бохир усны шинж чанарт тулгуурлан туршилт хийх замаар персульфатын зохих концентрацийг тодорхойлох шаардлагатай.

2. рН-ийн утга

Бохир усны рН нь персульфатын исэлдэлтийн процесст ихээхэн нөлөөлдөг. Өөр өөр рН-ийн нөхцөл нь персульфатын идэвхжил, үүсгэсэн радикалуудын төрөл, урвалын чанар, цианидын хэлбэрт нөлөөлж болно. Хүчиллэг нөхцөлд сульфатын радикалууд нь үндсэн реактив зүйл бөгөөд цианид өндөр урвалд ордог. РН нэмэгдэхийн хэрээр сульфатын радикалуудын устай урвалд орох эсвэл шүлтлэгээр персульфатын идэвхжлээс үүссэн гидроксил радикалуудын эзлэх хувь нэмэгддэг. Шүлтлэг нөхцөлд гидроксил радикалууд цианидын исэлдэлтэнд илүү чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч хэт өндөр эсвэл бага рН-ийн утга нь урвалд сөрөг нөлөө үзүүлдэг. Жишээлбэл, маш бага рН-д персульфатын тогтвортой байдалд нөлөөлж болох бол маш өндөр рН-д бохир ус дахь зарим металлын ионуудын уусах чанар өөрчлөгдөж, улмаар персульфатын идэвхжилт, исэлдэлтийн процесст нөлөөлж болно.

3. Температур

Температур нь персульфатын идэвхжилтийг хурдасгаж, радикал ба цианидын хоорондох урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг. Илүү өндөр температур нь ихэвчлэн сульфатын радикалуудыг хурдан үүсгэж, цианидын исэлдэлтийг илүү үр дүнтэй болгодог. Гэсэн хэдий ч температурыг нэмэгдүүлэхийн тулд нэмэлт эрчим хүчний хэрэглээ шаардлагатай бөгөөд энэ нь эмчилгээний зардлыг нэмэгдүүлдэг. Үүнээс гадна, хэрэв температур хэт өндөр байвал энэ нь персульфатын задрал болон бусад хүсээгүй гаж нөлөөг үүсгэж болно. Тиймээс тохирох урвалын температурыг сонгохдоо эмчилгээний үр ашиг, эрчим хүчний зарцуулалтын тэнцвэрт байдлыг хангах ёстой.

4. Металлын ионууд байгаа эсэх

Cu²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, Ni²⁺ зэрэг үйлдвэрлэлийн хаягдал усанд түгээмэл байдаг металлын ионууд нь персульфатын исэлдэлтийн процесст өөр өөр нөлөө үзүүлдэг. Cu²⁺ гэх мэт зарим металлын ионууд нь персульфатыг идэвхжүүлж, илүү олон сульфатын радикал үүсгэж, цианидын ялгаралтыг сайжруулдаг катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Нөгөөтэйгүүр, зарим металлын ионууд нь цианидтай нэгдэл үүсгэж, илүү тогтвортой, исэлдэхэд хэцүү болгодог. Түүнчлэн, металлын ионууд нь персульфат эсвэл радикалуудтай гаж нөлөөнд оролцож, урвалын ерөнхий зам, үр ашигт нөлөөлдөг. Персульфатын исэлдэлтийн систем дэх металлын ионуудын үүргийг ойлгох нь цианид агуулсан бохир усыг цэвэрлэх процессыг оновчтой болгоход зайлшгүй шаардлагатай.

5. Урвалын хугацаа

Цианидын бүрэн исэлдэлтийг хангахын тулд хангалттай урвалын хугацаа шаардлагатай. Урвал үргэлжлэх тусам цианидын концентраци аажмаар буурдаг. Гэсэн хэдий ч тодорхой хугацааны дараа урвалд орох бодис хомсдох эсвэл урвалын бүтээгдэхүүний хуримтлалаас болж урвалын хурд удааширч болно. Урвалын оновчтой хугацаа нь цианидын анхны концентраци, урвалын нөхцөл (персульфатын концентраци, рН, температур гэх мэт), бохир усны матрицын төрөл зэрэг янз бүрийн хүчин зүйлээс хамаарна. Урсгасан урвалын хугацаа үргэлж цианидыг зайлуулах үр ашгийг пропорциональ нэмэгдүүлэхэд хүргэдэггүй бөгөөд мөн эрчим хүчний хэрэглээ болон эмчилгээний зардлыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.

Янз бүрийн салбар дахь хэрэглээний програмууд

1. Цахилгаан хавтангийн үйлдвэр

Цахилгаанаар бүрэх явцад цианидыг ихэвчлэн металл өнгөлгөөний чанарыг баталгаажуулах зорилгоор ашигладаг. Цахилгаанаар бүрсэн бохир ус нь цианидын өндөр концентраци, металл цианидын нэгдлүүдийг агуулдаг. Персульфатын исэлдэлт нь цианидын хаягдал усыг цахилгаанаар бүрхэхэд асар их боломжийг харуулсан. Жишээлбэл, зохих хэмжээний Cu²⁺ (идэвхжүүлэгч болгон) болон пероксидисульфат байгаа тохиолдолд цианидын 99 хүртэлх хувийг 20 минутын дотор зайлуулж болохыг судалгаагаар тогтоосон. Энэ арга нь метал-цианидын нэгдлийг үр дүнтэй задалж, цианидыг бага хортой бодис болгон хувиргаж, хаягдал усыг цахилгаанаар бүрэх хатуу стандартыг хангадаг.

2. Уул уурхайн үйлдвэрлэл

Уул уурхайн үйлдвэрлэл, ялангуяа алт олборлолт нь их хэмжээний цианид үүсгэдэг - бохир ус, үлдэгдэл агуулсан. Цианидыг алт олборлоход уусдаг алт-цианидын нэгдэл үүсгэхэд ашигладаг. Персульфат - дэвшилтэт исэлдэлтийн процессыг бохир ус болон үлдэгдлийг хоёуланг нь цэвэрлэхэд ашиглаж болно. Тухайлбал, алтны цианидын үлдэгдлийг боловсруулахад хэт авианы идэвхижүүлсэн персульфатын исэлдэлтийг судалсан. 2.0 минутын турш рН 10.0-ийн жингийн 60% калийн персульфатыг хэрэглэснээр цианидыг зайлуулах үр ашиг 53.47% болно. 60 62.18С-ийн халуунд идэвхжүүлснээр үр ашиг нь 100% хүртэл өсдөг ба 74.76% -ийн хүчээр хэт авианы идэвхжүүлэлтийн үед зайлуулах үр ашиг нь XNUMX% хүрч чадна. Хэт авианы идэвхижүүлсэн персульфат - дэвшилтэт исэлдэлтийн боловсруулалтын дараа үлдэгдэлд агуулагдах хорт уусгах уусмал дахь цианидын агууламж улсын стандартад нийцэж байгаа нь уул уурхайн салбарт энэ аргыг ашиглах боломжтойг харуулж байна.

3. Металл өнгөлгөөний үйлдвэр

Металл өнгөлгөөний үйлдвэрт цианид нь янз бүрийн гадаргууг боловсруулах процесст ашиглагддаг. Үүссэн цианид агуулсан бохир усыг байгаль орчныг бохирдуулахгүйн тулд зохих ёсоор цэвэрлэх шаардлагатай. Персульфатын исэлдэлтийг металл өнгөлгөөний үйлдвэрүүдийн бохир ус цэвэрлэх системд нэгтгэж болно. Персульфатын концентраци, рН, урвалын хугацааг тохируулах зэрэг урвалын нөхцлийг оновчтой болгосноор өндөр үр ашигтай цианидыг зайлуулах боломжтой болно. Энэ нь металл өнгөлгөөний үйлдвэрт байгаль орчны дүрэм журмыг дагаж мөрдөхөд тусалдаг төдийгүй цианидын ялгадастай холбоотой болзошгүй эрсдлийг бууруулдаг.

Кейс судалгаа

Тохиолдол 1: Бодит цахилгаанаар бүрсэн бохир усыг цэвэрлэх

Цианид агуулсан бохир усыг персульфатын исэлдүүлэх процессоор цэвэршүүлсэн бодит цахилгаан хавтан дээр судалгаа хийсэн. Тодорхой хэмжээний персульфат нэмэхэд бохир ус дахь их хэмжээний цианидыг 20 минутын дотор бүрэн арилгах боломжтой. Олон туршилтын үр дүнд гидроксил радикалууд болон сульфатын радикалууд хоёулаа цианидыг зайлуулах үүрэгтэй бөгөөд тэдгээрийн оруулсан хувь нэмрийг харьцуулж болно. Гол дагалдах бүтээгдэхүүн болох цианат, нитрит илэрсэн. Энэхүү кейс судалгаа нь цианидын хаягдал усыг бодитоор цэвэрлэхэд персульфатын исэлдэлтийн үр нөлөөг харуулсан.

Тохиолдол 2: Алтны цианидын үлдэгдлийг боловсруулах

Алт олборлох үйл ажиллагаанд алтны цианидын үлдэгдлийг персульфат буюу дэвшилтэт исэлдэлтийн процессоор боловсруулсан. Үлдэгдэл нь цианидын өндөр агууламжтай байсан тул устгах стандартыг хангахын тулд багасгах шаардлагатай. Туршилтын үр дүнд калийн персульфатыг ашиглах, урвалын нөхцөл, түүний дотор рН, температур, идэвхжүүлэх аргуудыг (хэт авианы идэвхжүүлэлт гэх мэт) оновчтой болгосноор үлдэгдлийн хортой уусгах уусмал дахь цианидын агууламжийг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжтой болохыг олж мэдсэн. Хэт авианы - идэвхжүүлсэн персульфат - дэвшилтэт исэлдэлтийн боловсруулалтын дараа хорт уусгах уусмал дахь цианидын агууламж Хятадын үндэсний стандартыг хангасан. Энэ тохиолдол нь алтны цианидын үлдэгдлийг боловсруулахад персульфатын исэлдүүлэх аргыг амжилттай ашиглаж, уул уурхайн хог хаягдлыг аюулгүй устгах практик шийдлийг харуулж байна.

Бэрхшээл ба ирээдүйн хэтийн төлөв

1. Сорилт бэрхшээлүүд

• Зардал - үр ашиг: Хэдийгээр персульфатын исэлдэлт нь цианидын хаягдал усыг цэвэрлэх асар их боломжийг харуулж байгаа ч персульфатын зардал болон идэвхжүүлэхэд шаардагдах энерги (дулаан эсвэл хэт авианы идэвхжүүлэлт гэх мэт) харьцангуй өндөр байж болно. Энэ технологийг илүү өргөн хүрээнд ашиглахын тулд персульфатыг үйлдвэрлэх, идэвхжүүлэх илүү зардал багатай үр дүнтэй аргуудыг хөгжүүлэх шаардлагатай байна.

• Бохир усны матрицын нарийн төвөгтэй байдал: Үйлдвэрийн цианид - агуулсан бохир ус нь ихэвчлэн янз бүрийн металлын ион, органик нэгдлүүд, давс зэрэг янз бүрийн бодисуудын нийлмэл хольцыг агуулдаг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь персульфат ба радикалуудтай харилцан үйлчилж, урвалын механизм, үр ашигт нөлөөлдөг. Эдгээр нарийн төвөгтэй харилцан үйлчлэлийг ойлгох, хянах нь практик хэрэглээнд бэрхшээлтэй байдаг.

• Үлдэгдэл персульфат ба нэмэлт бүтээгдэхүүн: Цэвэршүүлсэн усан дахь персульфатын үлдэгдэл нь байгаль орчны болзошгүй асуудлуудыг үүсгэж болзошгүй бөгөөд нитрит зэрэг зарим дагалдах бүтээгдэхүүнийг байгаль орчны хамгийн хатуу стандартад нийцүүлэхийн тулд цаашид боловсруулах шаардлагатай. Үлдэгдэл персульфатыг үр дүнтэй арилгах, хорт бодис үүсэхийг хянах аргыг боловсруулах нь цаашдын судалгааны чухал чиглэл юм.

2 дугаартай. Ирээдүйн хэтийн төлөв

• Идэвхжүүлэх шинэ аргууд: Персульфатыг идэвхжүүлэх шинэ, илүү үр дүнтэй аргуудыг боловсруулах судалгаа үргэлжилж байна. Жишээлбэл, персульфатыг идэвхжүүлэхийн тулд наноматериал эсвэл металл-органик хүрээ (МОФ) зэрэг шинэ катализаторыг ашиглах нь илүү өндөр урвалын хурд, сонгомол чанарыг санал болгодог. Нэмж дурдахад, дулаан болон катализаторыг нэгэн зэрэг ашиглах гэх мэт өөр өөр идэвхжүүлэх аргуудын хослолыг судлах нь персульфатын исэлдэлтийн процессын гүйцэтгэлийг улам сайжруулж чадна.

• Бусад эмчилгээний технологитой нэгтгэх: Персульфатын исэлдэлтийг биологийн цэвэрлэгээ, мембран шүүлтүүр, шингээлт зэрэг бусад эмчилгээний технологитой хослуулах нь эмчилгээний ерөнхий үр дүнд хүрэх боломжтой. Жишээлбэл, цианидын нарийн төвөгтэй нэгдлүүдийг задлахын тулд персульфатын исэлдэлтээр урьдчилан боловсруулснаар бохир усыг дараагийн биологийн цэвэрлэгээнд илүү тохиромжтой болгоно.

• In-situ хяналт ба үйл явцыг оновчтой болгох: Радикал концентраци болон цианидын задралын бүтээгдэхүүнийг бодит цаг хугацаанд илрүүлэх зэрэг персульфатын исэлдэлтийн процессыг газар дээр нь хянах арга техникийг хөгжүүлэх нь урвалын явцыг илүү сайн ойлгож, эмчилгээний процессыг оновчтой болгоход тусална. Энэ нь цианидын бохир ус цэвэрлэх системийг илүү үр ашигтай, найдвартай болгоход хүргэдэг.

Дүгнэж хэлэхэд, персульфатын исэлдэлтийн арга нь цианид агуулсан бохир усыг цэвэрлэхэд маш их ирээдүйг харуулж байна. Байгаа сорилтуудыг шийдвэрлэхийн тулд тасралтгүй судалгаа, боловсруулалт хийснээр энэхүү технологи нь байгаль орчныг хамгаалах, тогтвортой хөгжилд хувь нэмрээ оруулах янз бүрийн салбарт цианидын хаягдал ус цэвэрлэх үндсэн арга болох боломжтой юм.