Nevarnosti in postopki čiščenja odpadne vode, ki vsebuje cianid

Uvod

Odpadna voda, ki vsebuje cianid, je pomembna okoljska skrb zaradi svoje zelo strupene narave. Trije splošno znani zelo strupeni cianidi, in sicer Natrijev cianid (NaCN), kalij cianid (KCN) in cianovodikova kislina (HCN), resno ogrožajo zdravje ljudi in okolje. Skupni imenovalec med temi Cianidi je njihova sposobnost, da zlahka disociirajo in sprostijo cianidni ion (CN-).

Nevarnosti odpadne vode, ki vsebuje cianid

Mehanizem strupenosti za ljudi

Smrtonosna toksikologija cianidov je v dejstvu, da ima cianidni ion (CN-) močno afiniteto za železove ione. Ko pride v človeško telo, se CN- zlahka veže z železovimi ioni, kar vodi do zmanjšanja nosilnosti kisika v snoveh, ki vsebujejo železo. To na koncu povzroči pomanjkanje kisika v celicah centralnega živčnega sistema. Posledično zastrupljeni posamezniki pogosto umrejo zaradi respiratorne centralne paralize. Do zastrupitve lahko pride na različne načine, vključno s stikom s kožo, peroralnim zaužitjem, vdihavanjem, injekcijo in stikom s sluznico. Že majhna količina izpostavljenosti cianidu je lahko smrtno nevarna.

Okoljski udarec

Odpadna voda, ki vsebuje cianid, če ni ustrezno obdelana in izpuščena v vodna telesa, ima lahko uničujoč vpliv na vodno življenje. Vodni organizmi so izjemno občutljivi na cianid. Tudi pri nizkih koncentracijah lahko cianid moti normalne fiziološke funkcije rib, nevretenčarjev in drugih vodnih vrst, kar vodi do zmanjšane rasti, reproduktivnih težav in končno do smrti. To pa lahko poruši celoten vodni ekosistem, kar vpliva na prehranjevalne verige in biotsko raznovrstnost.

Postopki čiščenja odpadne vode, ki vsebuje cianid

Čiščenje odpadne vode z visoko koncentracijo cianida: predelava cianidov

Za odpadne vode z visoko koncentracijo cianida se pogosto uporablja metoda pridobivanja cianidov. Cilj tega pristopa je pridobivanje in recikliranje dragocenih cianidov iz odpadne vode. Ena pogosta tehnika je ekstrakcija s topilom. Pri ekstrakciji s topilom se uporablja primerno organsko topilo za selektivno ekstrakcijo cianidnih spojin iz vodne faze odpadne vode. Organsko fazo, polno cianida, je mogoče nato nadalje obdelati, da pridobimo čiste cianide. Prednost te metode je, da ne samo zmanjša vpliv na okolje z odstranjevanjem cianida iz odpadne vode, ampak tudi obnovi potencialno dragocen kemični vir. Vendar pa zahteva skrbno izbiro topil in strog nadzor delovnih pogojev, da se zagotovi visoko učinkovita ekstrakcija in zmanjšajo izgube topil.

Čiščenje odpadne vode z nizko koncentracijo cianida: uničenje cianida

Metode oksidacije

1.Kemična oksidacija

• Načelo: Metode kemične oksidacije uporabljajo močne oksidante za pretvorbo cianidnih ionov v manj strupene ali nestrupene snovi. Na primer, oksidanti na osnovi klora, kot je natrijev hipoklorit (NaOCl), lahko reagirajo s cianidnimi ioni. Reakcija najprej pretvori cianid (CN-) v cianat (CNO-), nadaljnja oksidacija pa lahko razgradi cianat v ogljikov dioksid (CO2), dušik (N2) in druge neškodljive produkte. Celotno reakcijo lahko predstavimo na naslednji način:

• V prvem koraku: (CN^ -+OCl^ -\rightarrow CNO^ -+Cl^)

• V drugem koraku: (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\rightarrow 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• Prednosti: Kemična oksidacija je relativno enostavna za uporabo in je lahko učinkovita pri čiščenju odpadne vode z nizko koncentracijo cianida. Možno ga je implementirati v obstoječe čistilne naprave z nekaj spremembami v procesu čiščenja.

• Slabosti: Uporaba velikih količin oksidantov je lahko draga. Poleg tega lahko reakcija, če ni ustrezno nadzorovana, povzroči stranske produkte, ki so lahko škodljivi tudi za okolje. Prekomerna uporaba klora lahko na primer povzroči nastanek stranskih produktov dezinfekcije, kot so trihalometani.

2.Elektrolitska oksidacija

• Načelo: Pri elektrolitski oksidaciji gre električni tok skozi odpadno vodo, ki vsebuje cianid, v elektrolitski celici. Anoda celice deluje kot mesto, kjer pride do oksidacije. Cianidni ioni se oksidirajo na površini anode. Splošno reakcijo na anodi lahko zapišemo kot (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), nadaljnja oksidacija cianata pa lahko povzroči nastanek ogljikovega dioksida in dušika.

• Prednosti: Je razmeroma čista metoda obdelave, saj ne vnaša dodatnih kemičnih snovi razen elektrod. Lahko je avtomatiziran in natančno nadzorovan.

• Slabosti: Vendar, kot že omenjeno, je elektrolitska oksidacija zelo energijsko potratna. Zaradi potrebe po neprekinjeni oskrbi z električno energijo so stroški zdravljenja relativno visoki. Poleg tega lahko elektrode sčasoma zarjavijo, kar zahteva redno vzdrževanje in zamenjavo.

Biološko zdravljenje

1. Načelo: Biološka obdelava odpadne vode, ki vsebuje cianid, je odvisna od mikroorganizmov, ki lahko presnavljajo cianid kot vir ogljika ali dušika. Nekatere bakterije in glive imajo sposobnost razgradnje cianida z encimskimi reakcijami. Na primer, nekatere bakterije, ki razgrajujejo cianid, lahko pretvorijo cianid v amoniak in format skozi niz encimskih korakov. Amoniak lahko nato dodatno nitrificirajo drugi mikroorganizmi v čistilnem sistemu.

2. Prednosti: Biološka obdelava je na splošno bolj okolju prijazna, saj ne vključuje uporabe velikih količin kemikalij. Lahko je stroškovno učinkovito dolgoročno obdelavo odpadne vode z nizko koncentracijo cianida, zlasti v primerih, ko je vzpostavljen ustrezen mikrobni konzorcij.

3. Slabosti: Vendar pa je biološko čiščenje zelo občutljivo na spremembe v sestavi odpadne vode, temperaturi in pH. Nenadne spremembe teh parametrov lahko zavirajo rast in aktivnost mikroorganizmov, ki razgrajujejo cianid, kar vodi do zmanjšane učinkovitosti zdravljenja. V primerjavi z nekaterimi kemičnimi metodami zahteva tudi relativno dolg čas zdravljenja.

Metoda regeneracije in predelave cianida

1. Načelo: Ta metoda je podobna metodi predelave odpadne vode z visoko koncentracijo, vendar jo je mogoče uporabiti tudi v nekaterih primerih z nizko koncentracijo. Osredotoča se na regeneracijo in recikliranje cianida iz odpadne vode. Eden od pristopov je uporaba ionsko izmenjevalnih smol. Cianidni ioni v odpadni vodi se lahko adsorbirajo na površino smole. Nato lahko z uporabo ustreznega eluenta cianid desorbiramo iz smole in ga pridobimo.

2. Prednosti: Lahko zmanjša skupno porabo cianida v industrijskih procesih z recikliranjem cianida. To nima le gospodarskih koristi, ampak tudi zmanjša vpliv na okolje, povezan z odlaganjem odpadne vode, ki vsebuje cianid.

3. Slabosti: Ionske izmenjevalne smole je treba skrbno izbrati in vzdrževati. Postopek regeneracije lahko zahteva uporabo dodatnih kemikalij in obstaja tveganje, da se smola umaže, kar lahko zmanjša učinkovitost postopka pridobivanja cianida.

zaključek

Odpadna voda, ki vsebuje cianid, je resna nevarnost za okolje in zdravje. Razumevanje mehanizmov toksičnosti in izvajanje ustreznih postopkov zdravljenja sta ključnega pomena. Vsaka metoda čiščenja, ne glede na to, ali gre za odpadno vodo z visoko ali nizko koncentracijo, ima svoje prednosti in slabosti. Izbira metode obdelave je odvisna od različnih dejavnikov, kot so začetna koncentracija cianida, zahtevana učinkovitost obdelave, stroškovna učinkovitost in vpliv na okolje. V prihodnosti bo potrebnih več raziskav in razvoja za izboljšanje obstoječih postopkov čiščenja in razvoj novih, učinkovitejših in stroškovno učinkovitih metod za obdelavo odpadne vode, ki vsebuje cianid, da se zagotovi čistejše in varnejše okolje.