Procedeu de oxidare electrolitică pentru tratarea apelor uzate cu cianură de sodiu

Introducere

Apele uzate care conțin cianură, în special cele derivate din cianura de sodiu , reprezintă o problemă majoră de mediu. Astfel de ape uzate sunt extrem de toxice și provin în principal din industrii precum galvanizarea, producția de gaze, cocsificarea, metalurgia, prelucrarea metalelor, fibrele chimice, plasticul, pesticidele și industria chimică. În apă, sunt instabile și predispuse la descompunere. Atât cianurile anorganice, cât și cele organice sunt substanțe extrem de toxice. De exemplu, doza letală de cianură pentru organismul uman este de 0.18 g, iar cea de cianură de potasiu este de 0.12 g. În plus, concentrația letală de cianură pentru peștii din apă variază între 0.04 și 0.1 mg/l. Prin urmare, sunt necesare urgent metode eficiente de tratare pentru a atenua impactul nociv asupra mediului și sănătății umane.

Noțiuni de bază despre oxidarea electrolitică a apelor uzate care conțin cianură

Procesul de oxidare electrolitică pentru tratarea apelor uzate cu cianură de sodiu funcționează pe principiul utilizării curentului electric pentru a declanșa reacții chimice la anod și catod, transformând astfel cianura din apele uzate în substanțe mai puțin nocive. În acest proces, atât cianura simplă, cât și cianura complexă din apele uzate sunt supuse electrolizei.

Reacții anodice

• Pentru cianura simplă : În timpul primei etape de reacție de la anod, cianura simplă reacționează viguros cu alte substanțe din apele reziduale pentru a forma un compus mai puțin toxic. În a doua etapă ulterioară, au loc două reacții. O reacție descompune în continuare acest compus în dioxid de carbon , azot și apă. Cealaltă reacție are ca rezultat generarea de amoniu.

• Pentru cianura de coordinație (luând ca exemplu complexul care conține cupru) : Când cianura de coordinație, la fel ca complexele care conțin cupru, ajunge la anod, reacționează pentru a forma ioni de cupru și un alt compus mai puțin toxic. Când se adaugă sare de masă în mediul electrolitic, au loc reacții suplimentare. Ionii de clorură din sare sunt oxidați pentru a forma clor emergent. Acest clor emergent reacționează apoi cu cianura și alte substanțe din apele reziduale pentru a descompune compușii cianurii în produse mai puțin nocive, inclusiv dioxid de carbon, azot și ioni de clorură.

Reacții catodice

La catod, ionii de hidrogen câștigă electroni și formează hidrogen gazos. Pentru complexele de cianură care conțin metal, cum ar fi cele cu cupru, ionii de cupru câștigă electroni și se pot depune ca metal cupru. În anumite condiții, ionii de cupru pot reacționa, de asemenea, cu ionii de hidroxid pentru a forma precipitat de hidroxid de cupru.

Considerații cheie în procesul de oxidare electrolitică

• Materiale pentru electrozi : Alegerea materialelor pentru electrozi este crucială. În multe cazuri, oțelul moale poate fi utilizat ca material pentru catod. Cu toate acestea, anozii trebuie să reziste mediului electrochimic dur. Anozii stabili dimensional (DSA), care sunt fabricați din oxizi de metale nobile și produși de mai multe companii, sunt potriviți pentru această aplicație. Grafitul poate servi și ca material pentru anod, dar are dezavantajul de a fi consumat treptat în timpul procesului de electroliză.

• Controlul temperaturii : Temperatura lichidului rezidual în timpul electrolizei trebuie reglată cu atenție. În general, aceasta trebuie menținută sub 25 °C. Dacă temperatura crește prea mult, clorul produs prin oxidarea ionilor de clorură din sarea adăugată va scăpa înainte de a putea reacționa cu cianura, reducând astfel eficiența procesului de distrugere a cianurii.

• Adăugarea de ioni de clorură : Adăugarea de ioni de clorură în apele uzate poate intensifica oxidarea electrolitică a cianurii. De obicei, este suficientă adăugarea a 1-2 g/l de ioni de clorură. În unele cazuri, s-a demonstrat că adăugarea de sare comună (clorură de sodiu) la o concentrație de 25 g pe litru în lichidul rezidual ajută eficient la distrugerea electrolitică a cianurii.

Avantajele procesului de oxidare electrolitică

• Eficiență ridicată pentru apele uzate cu concentrație mare de cianură : Procesul de oxidare electrolitică este deosebit de eficient pentru tratarea apelor uzate cu concentrație mare de cianură, cum ar fi cele găsite în minele de aur. Acesta poate reduce semnificativ concentrația de cianură din apele uzate.

• Generarea in situ a speciilor reactive : În timpul electrolizei, în sistem se generează specii reactive precum clorul emergent. Acest lucru elimină necesitatea adăugării externe în cantități mari de agenți oxidanți potențial periculoși și costisitori.

• Flexibilitate : Procesul poate fi ajustat în funcție de compoziția specifică a apei uzate. Prin controlul unor parametri precum densitatea curentului, tensiunea și adăugarea anumitor săruri, procesul de oxidare electrolitică poate fi optimizat pentru diferite tipuri de ape uzate care conțin cianură, indiferent dacă acestea conțin compuși simpli sau complecși de cianură.

Concluzie

Procesul de oxidare electrolitică oferă o soluție promițătoare pentru tratarea apelor uzate cu cianură de sodiu . Prin înțelegerea reacțiilor chimice care au loc la anod și catod, selectarea atentă a materialelor pentru electrozi, controlul temperaturii și adăugarea unor cantități adecvate de ioni de clorură, această metodă poate elimina eficient poluarea cu cianură din apele uzate. Pe măsură ce industriile continuă să caute modalități mai sustenabile și mai eficiente de a-și gestiona deșeurile, procesul de oxidare electrolitică este probabil să capete o aplicare mai largă în tratarea apelor uzate care conțin cianură. Cu toate acestea, sunt necesare cercetări și dezvoltări suplimentare pentru a îmbunătăți procesul, a reduce costurile și a spori eficiența generală și respectul pentru mediu.