सांडपाण्यापासून सोडियम सायनाइड आणि जड धातूंचे आम्लीकरण पुनर्प्राप्तीची प्रक्रिया

परिचय

सोने उत्खनन, इलेक्ट्रोप्लेटिंग आणि रासायनिक उत्पादन यांसारख्या विविध औद्योगिक प्रक्रियांमधून सायनाइडयुक्त सांडपाणी तयार होते. सायनाइडच्या उच्च विषारीपणामुळे , या सांडपाण्याचा अयोग्य निचरा केल्यास गंभीर पर्यावरणीय प्रदूषण आणि मानवी आरोग्यास हानी पोहोचू शकते. त्यामुळे, सायनाइडयुक्त सांडपाण्यावर प्रक्रिया करणे आणि त्यातून संसाधने पुनर्प्राप्त करणे हे अत्यंत महत्त्वाचे मुद्दे बनले आहेत. उपलब्ध प्रक्रिया पद्धतींपैकी, सोडियम सायनाइड आणि जड धातूंची आम्लीकरण पुनर्प्राप्ती (Acidification Recovery of Sodium Cyanide and heavy metals) ही एक व्यापकपणे वापरली जाणारी आणि प्रभावी पद्धत आहे, जी केवळ पर्यावरणीय धोका कमी करत नाही, तर मौल्यवान संसाधनांचा पुनर्वापर देखील साधते.

आम्लीकरण पुनर्प्राप्तीचे तत्व

सायनाइडचे हायड्रोजन सायनाइडमध्ये रूपांतर (HCN)

आम्लीकरण प्रक्रियेत, सायनाइडयुक्त सांडपाण्यात सल्फ्यूरिक आम्लासारखे मजबूत आम्ले जोडले जातात. आम्लयुक्त परिस्थितीत, सांडपाण्यातील मुक्त सायनाइड आयन हायड्रोजन सायनाइड (HCN) मध्ये रूपांतरित होतात. हायड्रोजन सायनाइड हे एक अस्थिर संयुग आहे. जेव्हा सांडपाण्याचा pH कमी मूल्यावर, सामान्यतः 2 पेक्षा कमी, समायोजित केला जातो तेव्हा प्रतिक्रिया पुढे जाण्याची शक्यता जास्त असते, ज्यामुळे सायनाइड आयनचे HCN वायूमध्ये रूपांतर होण्यास मदत होते.

सोडियम सायनाइडची पुनर्प्राप्ती

तयार झालेला HCN वायू नंतर एका अल्कली शोषण टॉवरमध्ये सोडला जातो. टॉवरच्या आत, तो सोडियम हायड्रॉक्साईड (NaOH) च्या द्रावणासोबत अभिक्रिया करतो. जशी अभिक्रिया पुढे जाते, तसे सोडियम सायनाइड (NaCN) तयार होते आणि शोषण द्रावणात जमा होते. जेव्हा द्रावणातील NaCN चे प्रमाण सुमारे १०% ते १२% पर्यंत पोहोचते, तेव्हा सोन्याच्या खाणकामातील लीचिंग प्रक्रियेसारख्या संबंधित औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये त्याचा पुनर्वापर केला जाऊ शकतो.

जड धातूंचे उत्सर्जन आणि पर्जन्यमान

मुक्त सायनाइड व्यतिरिक्त, सांडपाण्यात बहुतेकदा तांबे आणि जस्त सारख्या जड धातू आणि सायनाइडचे संकुले असतात. आम्लयुक्त परिस्थितीत, हे संकुले विघटित होतात. एकदा जड धातूंचे आयन सोडले की, ते अघुलनशील क्षार तयार करू शकतात आणि विशिष्ट परिस्थितीत अवक्षेपण करू शकतात. उदाहरणार्थ, pH मूल्य समायोजित केल्याने किंवा काही अवक्षेपण घटक जोडल्याने तांबे आयन अवक्षेपण तयार करू शकतात.

प्रक्रिया चरण

पायरी १: सांडपाणी पूर्वप्रक्रिया

उच्च-केंद्रित सांडपाणी असलेले अल्कधर्मी सायनाइड प्रथम त्याचे तापमान नियंत्रित करण्यासाठी स्टीम हीट एक्सचेंजरमधून जाते. सामान्यतः, तापमान २०-२५°C च्या मर्यादेत ठेवले जाते. हे तापमान नियंत्रण त्यानंतरच्या अभिक्रिया दराला अनुकूलित करण्यास मदत करते आणि प्रक्रियेची स्थिरता सुनिश्चित करते. उच्च-केंद्रित सांडपाण्यात सायनाइडचे प्रमाण सामान्यतः ५०००-५५०० पीपीएम पर्यंत असते आणि पीएच मूल्य १०.५-१२.५ दरम्यान असते.

पायरी २: आम्लीकरण

पूर्व-प्रक्रिया केलेले सांडपाणी एका विशिष्ट प्रवाह दराने, उदाहरणार्थ, २ m³/ताशी, आम्लीकरण स्प्रे टॉवरमध्ये टाकले जाते. नंतर, सांद्रित सल्फ्यूरिक आम्ल जोडले जाते. सांडपाण्याच्या वैशिष्ट्यांनुसार जोडलेल्या सल्फ्यूरिक आम्लाचे प्रमाण समायोजित केले जाते, साधारणपणे २५ - ३० kg/m³, जेणेकरून सांडपाण्याचे pH मूल्य २ पेक्षा कमी होईल. सल्फ्यूरिक आम्ल जोडताना सोडण्यात येणारी उष्णता अभिक्रियेला गती देऊ शकते, ज्यामुळे सांडपाण्यातील मुक्त सायनाइड आयन अस्थिर HCN मध्ये रूपांतरित होणे सोपे होते.

पायरी ३: एचसीएन निर्मिती आणि पृथक्करण

आम्लीकरण स्प्रे टॉवरच्या तीव्र अम्लीय वातावरणात, सायनाइडचे HCN मध्ये रूपांतर होण्यास चालना मिळते. त्यानंतर तयार झालेला HCN वायू व्हॅक्यूम सेंट्रीफ्यूगल फॅनद्वारे काढला जातो आणि पुढील टप्प्यात - अल्कली शोषण टॉवरमध्ये प्रवेश करतो. त्याच वेळी, pH मूल्य कमी होताना, सांडपाण्यातील काही जड धातू आयन बदलू लागतात. उदाहरणार्थ, सांडपाण्यातील तांबे आयनांचे प्रमाण कमी होऊ शकते आणि काही जड धातू अवक्षेपण तयार करू लागतात.

पायरी ४: सोडियम सायनाइडचे शोषण आणि पुनर्प्राप्ती

HCN वायू अल्कली शोषण टॉवरमध्ये प्रवेश करतो आणि २०% - ३०% NaOH द्रावणाद्वारे शोषला जातो. टॉवरमधील अल्कली शोषण द्रवाचा पुनर्वापर केला जातो आणि या पुनर्वापर प्रक्रियेदरम्यान, HCN वायू वारंवार शोषला जाईल याची खात्री करण्यासाठी पंख्याचा वापर केला जातो. शोषण अभिक्रिया जसजशी पुढे जाते, तसतशी शोषण द्रवातील NaCN ची सांद्रता हळूहळू वाढते. जेव्हा NaCN ची सांद्रता १०% - १२% पर्यंत पोहोचते, तेव्हा ते पुनर्वापरासाठी लीचिंग प्रक्रियेत परत पाठवले जाऊ शकते, ज्यामुळे सोडियम सायनाइडची पुनर्प्राप्ती साध्य होते.

पायरी ५: जड धातूंचे पर्जन्यमान आणि पृथक्करण

एचसीएन सोडल्यानंतर सांडपाण्यासाठी, काही जड धातू-सायनाइड कॉम्प्लेक्स आम्लयुक्त परिस्थितीत विघटित झाल्यामुळे, जड धातूंचे अवक्षेपण करण्यासाठी पुढील प्रक्रिया केली जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, सांडपाण्याचे पीएच मूल्य अल्कधर्मी श्रेणीत समायोजित केल्याने जड धातूंचे हायड्रॉक्साइड तयार होऊ शकतात जे अवक्षेपण करतात. नंतर, गाळणे किंवा अवसादन यासारख्या घन-द्रव पृथक्करण पद्धतींचा वापर अवक्षेपित जड धातूंना सांडपाण्यापासून वेगळे करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे जड धातू काढून टाकणे आणि पुनर्प्राप्ती साध्य होते.

आम्लीकरण पुनर्प्राप्ती पद्धतीचे फायदे

संसाधन पुनर्वापर

आम्लीकरण पुनर्प्राप्ती पद्धतीमुळे सायनाइड असलेल्या सांडपाण्यापासून सोडियम सायनाइड प्रभावीपणे पुनर्प्राप्त करता येते, जे संबंधित औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये पुन्हा वापरले जाऊ शकते, ज्यामुळे नवीन सोडियम सायनाइडचा वापर कमी होतो आणि उत्पादन खर्च कमी होतो. त्याच वेळी, जड धातू देखील पुनर्प्राप्त करता येतात, ज्यामुळे कचरा मौल्यवान संसाधनांमध्ये बदलतो.

खर्च - परिणामकारकता

सायनाइड नष्ट करण्यावर लक्ष केंद्रित करणाऱ्या काही इतर उपचार पद्धतींच्या तुलनेत, आम्लीकरण पुनर्प्राप्ती पद्धत केवळ सांडपाण्यावर प्रक्रिया करत नाही तर मौल्यवान पदार्थ देखील पुनर्प्राप्त करते. जरी त्यासाठी आम्ल आणि अल्कलींचा वापर आवश्यक असला तरी, पुनर्प्राप्त सोडियम सायनाइड आणि जड धातूंचे मूल्य उपचार खर्चाचा काही भाग भरून काढू शकते, ज्यामुळे एकूण उपचार दीर्घकाळात अधिक किफायतशीर बनतात.

पर्यावरण मित्रत्व

सोडियम सायनाइड आणि जड धातू पुनर्प्राप्त करून, सांडपाण्यातील प्रदूषकांचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या कमी होते. प्रक्रिया केलेल्या सांडपाण्यात सायनाइड आणि जड धातूंचे प्रमाण कमी असते, जे नंतर सोडण्यासाठी किंवा पुढील प्रक्रिया करण्यासाठी अधिक अनुकूल असते, ज्यामुळे पर्यावरणावर होणारा नकारात्मक परिणाम कमी होतो.

आम्लीकरण पुनर्प्राप्ती प्रक्रियेत वापर

सायनाइड असलेल्या सांडपाण्यासाठी आम्लीकरण पुनर्प्राप्ती पद्धतीचा वापर प्रामुख्याने सल्फ्यूरिक आम्ल, कॉस्टिक सोडा (NaOH), चुना आणि वीज यांचा समावेश होतो. हिवाळ्यात, सांडपाणी गरम करणे आवश्यक असते, म्हणून वाफेचा देखील वापर केला जातो.

१. आम्ल सेवन

• सायनाइडचे HCN मध्ये रूपांतरण : सांडपाण्यातील सायनाइडचे HCN मध्ये रूपांतर करण्यासाठी लागणाऱ्या सल्फ्यूरिक ॲसिडचे प्रमाण हे सांडपाण्यातील सायनाइडच्या सांद्रतेवर अवलंबून असते. उदाहरणार्थ, ५००० पीपीएम सायनाइड सांद्रता असलेल्या १ घनमीटर सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी, या रूपांतरणाकरिता सल्फ्यूरिक ॲसिडची एक विशिष्ट मात्रा आवश्यक असते.

• सांडपाण्याचे आम्लीकरण : सायनाइड रूपांतरणासाठी वापरल्या जाणाऱ्या आम्लाव्यतिरिक्त, सांडपाण्यातील आम्लता योग्य पातळीवर आणण्यासाठी अतिरिक्त आम्लाचा वापर केला जातो. pH पातळी २ च्या खाली आणण्यासाठी आवश्यक असलेले प्रमाण हा एक महत्त्वाचा घटक आहे.

• सांडपाण्यातील अल्कलीसोबतची अभिक्रिया : सांडपाण्यात काही अल्कधर्मी पदार्थ असू शकतात जे सल्फ्यूरिक ऍसिडसोबत अभिक्रिया करतात, परंतु सामान्यतः, सायनाइड रूपांतरण आणि ऍसिडीफिकेशनसाठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रमाणाच्या तुलनेत हा वापर तुलनेने कमी असतो.

• कचऱ्यातील कार्बोनेटसोबतची अभिक्रिया : जर सायनाइडयुक्त कच्च्या मालामध्ये, जसे की काही सायनाइड टेलिंग्ज स्लरीमध्ये, कार्बोनेटचे प्रमाण जास्त असेल , तर ते आम्लासोबत अभिक्रिया करून कार्बन डायऑक्साइड तयार करेल. अशा परिस्थितीत, सल्फ्यूरिक आम्लाचा वापर लक्षणीयरीत्या वाढेल आणि हे पदार्थ आम्ल-पुनर्प्राप्ती पद्धतीद्वारे प्रक्रिया करण्यासाठी आदर्श ठरू शकत नाहीत.

२. अल्कलीचा वापर : अल्कली शोषक टॉवरमध्ये HCN शोषून NaCN तयार करण्यासाठी कॉस्टिक सोडा (NaOH) वापरला जातो. वापरल्या जाणाऱ्या NaOH चे प्रमाण हे तयार झालेल्या HCN च्या प्रमाणावर आणि शोषण कार्यक्षमतेवर अवलंबून असते.

३. चुन्याचा वापर : काही प्रकरणांमध्ये, सांडपाण्यावर पुढील प्रक्रिया करण्यासाठी चुन्याचा वापर केला जाऊ शकतो, जसे की जड धातूंच्या अवक्षेपणासाठी pH मूल्य समायोजित करणे. आवश्यक असलेल्या चुन्याचे प्रमाण हे सांडपाण्यातील जड धातूंचा प्रकार आणि त्यांचे प्रमाण, तसेच आवश्यक pH समायोजन श्रेणीवर अवलंबून असते.

४. वीज आणि वाफेचा वापर : या प्रक्रियेत पंप, पंखे आणि व्हॅक्यूम सेंट्रीफ्यूगल फॅन यांसारख्या उपकरणांद्वारे विजेचा वापर केला जातो. हिवाळ्यात, सांडपाणी पूर्व-तापवताना, अभिक्रियेसाठी तापमान योग्य पातळीपर्यंत वाढवण्यासाठी वाफेचा वापर केला जातो.

निष्कर्ष

सायनाइडयुक्त सांडपाण्यापासून सोडियम सायनाइड आणि जड धातू पुनर्प्राप्त करण्यासाठी आम्लीकरण पुनर्प्राप्ती पद्धत ही एक व्यापक आणि प्रभावी प्रक्रिया तंत्रज्ञान आहे. विशिष्ट प्रक्रियेच्या चरणांचे पालन करून, ते केवळ सांडपाण्यापासून विषारी सायनाइड आणि जड धातू काढून टाकू शकत नाही तर मौल्यवान संसाधनांचा पुनर्वापर देखील करू शकते. जरी या प्रक्रियेत काही विशिष्ट सामग्री आणि ऊर्जेचा वापर होत असला तरी, त्याचे पर्यावरणीय आणि आर्थिक फायदे लक्षात घेता, सायनाइडयुक्त सांडपाण्याच्या प्रक्रियेत त्याचा व्यापक वापर होण्याची शक्यता आहे. तथापि, प्रत्यक्ष ऑपरेशनमध्ये, HCN वायूच्या विषारीपणामुळे कठोर सुरक्षा उपाय करणे आवश्यक आहे. त्याच वेळी, पुनर्प्राप्ती कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि खर्च कमी करण्यासाठी प्रक्रियेच्या पॅरामीटर्सचे सतत ऑप्टिमायझेशन आवश्यक आहे.