Процесс электролитического окисления для очистки сточных вод от цианида натрия

Введение

Сточные воды, содержащие цианид, особенно цианид натрия , представляют собой серьезную экологическую проблему. Такие сточные воды высокотоксичны и в основном образуются в результате деятельности таких отраслей, как гальваническое производство, добыча газа, коксование, металлургия, металлообработка, производство химических волокон, пластмасс, пестицидов и химическая промышленность. В воде они нестабильны и склонны к разложению. Как неорганические, так и органические цианиды являются чрезвычайно ядовитыми веществами. Например, летальная доза цианида для организма человека составляет 0.18 г, а цианида калия — 0.12 г. Кроме того, летальная концентрация цианида для рыб в воде колеблется от 0.04 до 0.1 мг/л. В результате срочно необходимы эффективные методы очистки для смягчения его вредного воздействия на окружающую среду и здоровье человека.

Основы электролитического окисления сточных вод, содержащих цианид

Процесс электролитического окисления для очистки сточных вод, содержащих цианид натрия, основан на принципе использования электрического тока для инициирования химических реакций на аноде и катоде, тем самым преобразуя цианид в сточных водах в менее вредные вещества. В этом процессе электролизу подвергаются как простые, так и сложные цианиды в сточных водах.

Анодные реакции

• Для простого цианида : На первом этапе реакции на аноде простой цианид бурно реагирует с другими веществами в сточных водах, образуя менее токсичное соединение. На последующем втором этапе происходят две реакции. Одна реакция приводит к дальнейшему расщеплению этого соединения на диоксид углерода , азот и воду. Другая реакция приводит к образованию аммония.

• В случае координационного цианида (на примере медьсодержащего комплекса) : когда координационный цианид, например, медьсодержащий комплекс, достигает анода, он реагирует, образуя ионы меди и другое, менее токсичное соединение. При добавлении поваренной соли в электролитическую среду происходят дополнительные реакции. Ионы хлорида из соли окисляются с образованием атомарного хлора. Этот атомарный хлор затем реагирует с цианидом и другими веществами в сточных водах, разлагая соединения цианида на менее вредные продукты, включая диоксид углерода, азот и ионы хлора.

Катодные реакции

На катоде ионы водорода получают электроны и образуют водородный газ. Для цианидных комплексов, содержащих металлы, например, с медью, ионы меди получают электроны и могут осаждаться в виде металлической меди. При определенных условиях ионы меди также могут реагировать с гидроксид-ионами, образуя осадок гидроксида меди.

Ключевые моменты процесса электролитического окисления

• Материалы электродов : Выбор материалов электродов имеет решающее значение. Во многих случаях в качестве катодного материала можно использовать низкоуглеродистую сталь. Однако аноды должны выдерживать жесткую электрохимическую среду. Для этого хорошо подходят аноды с размерной стабильностью (DSA), изготовленные из оксидов благородных металлов и производимые различными компаниями. Графит также может служить анодным материалом, но его недостатком является постепенное расходование в процессе электролиза.

• Контроль температуры : Температуру отработанной жидкости во время электролиза необходимо тщательно регулировать. Как правило, ее следует поддерживать ниже 25 °C. Если температура поднимется слишком высоко, хлор, образующийся в результате окисления хлорид-ионов в добавленной соли, испарится до того, как сможет прореагировать с цианидом, что снизит эффективность процесса разложения цианида.

• Добавление хлорид-ионов : Добавление хлорид-ионов в сточные воды может усилить электролитическое окисление цианида. Как правило, достаточно добавления 1–2 г/л хлорид-ионов. В некоторых случаях было показано, что добавление поваренной соли (хлорида натрия) в концентрации 25 г на литр в сточные воды эффективно способствует электролитическому разложению цианида.

Преимущества процесса электролитического окисления

• Высокая эффективность для очистки сточных вод высокой концентрации : процесс электролитического окисления особенно эффективен для очистки сточных вод с высокой концентрацией цианида, например, тех, которые встречаются на золотодобывающих рудниках. Он может значительно снизить концентрацию цианида в сточных водах.

• Генерация реакционноспособных частиц непосредственно в процессе электролиза: В ходе электролиза реакционноспособные частицы, такие как атомарный хлор, генерируются внутри системы. Это устраняет необходимость в добавлении в больших количествах потенциально опасных и дорогостоящих окислителей извне.

• Гибкость : Процесс можно регулировать в зависимости от конкретного состава сточных вод. Путем контроля таких параметров, как плотность тока, напряжение и добавление определенных солей, процесс электролитического окисления можно оптимизировать для различных типов сточных вод, содержащих цианиды, независимо от того, содержат ли они простые или сложные цианидные соединения.

Заключение

Процесс электролитического окисления предлагает перспективное решение для очистки сточных вод, содержащих цианид натрия . Понимание химических реакций, происходящих на аноде и катоде, тщательный выбор материалов электродов, контроль температуры и добавление соответствующих количеств хлорид-ионов позволяют эффективно удалять цианидные загрязнения из сточных вод. Поскольку промышленность продолжает искать более устойчивые и эффективные способы управления отходами, процесс электролитического окисления, вероятно, получит более широкое применение в очистке сточных вод, содержащих цианид. Однако для улучшения процесса, снижения затрат и повышения его общей эффективности и экологической безопасности необходимы дальнейшие исследования и разработки.