Kontrollimi i kushteve të reagimit në trajtimin e ujërave të zeza me cianid

Prezantimi

Ujërat e ndotura që përmbajnë cianur gjenerohen nga procese të ndryshme industriale, të tilla si veshja me metal, forcimi i çelikut dhe rafinimi i xeherorëve të arit dhe argjendit. Për shkak të toksicitetit të lartë të cianurit , i cili mund të jetë vdekjeprurës për organizmat e gjallë edhe në përqendrime të ulëta, trajtimi i duhur i ujërave të tilla të ndotura është me rëndësi të madhe. Një nga aspektet kritike të trajtimit efektiv të ujërave të ndotura me cianur është kontrolli i saktë i kushteve të reagimit. Ky artikull do të thellohet në kushtet kryesore të reagimit dhe si t'i kontrollojë ato gjatë trajtimit të ujërave të ndotura që përmbajnë cianur.

Kontrolli i pH

Rëndësia në procese të ndryshme trajtimi

1.Procesi i klorinimit alkalin

• Klorifikimi alkalik është një metodë e zakonshme për trajtimin e ujërave të zeza me cianide dhe kontrolli i pH luan një rol vendimtar. Reagimi i trajtimit ndodh në dy hapa. Në fazën e parë, cianidi oksidohet në cianat nga hipokloriti i natriumit ose një kombinim i gazit të klorit dhe hidroksidit të natriumit. Gama optimale e pH për këtë oksidim të fazës së parë është zakonisht midis 10 dhe 11. Nëse pH është shumë i ulët, duke u kthyer në acid, reaksioni mund të prodhojë klorur cianogjen toksik, i cili paraqet një rrezik të konsiderueshëm. Për shembull, kur pH bie nën 8. mund të formohet ky nënprodukt i dëmshëm. Nga ana tjetër, nëse pH është shumë i lartë, shpejtësia e reagimit do të ulet ndjeshëm. Vlerat e larta të pH mund të ndikojnë në tretshmërinë dhe reaktivitetin e reaktantëve, duke e bërë procesin e oksidimit më pak efikas.

2. Metoda e peroksidit të hidrogjenit

• Në trajtimin e ujërave të zeza me cianide me bazë peroksid hidrogjeni, diapazoni optimal i pH zakonisht qëndron midis 9 dhe 11. Në këtë metodë, peroksidi i hidrogjenit dekompozohet në prani të një katalizatori (si kripërat e hekurit) për të gjeneruar radikale hidroksil shumë reaktivë që oksidojnë cianidin. PH brenda këtij intervali nxit dekompozimin e peroksidit të hidrogjenit dhe formimin e këtyre radikalëve thelbësorë. Nëse pH është jashtë këtij intervali, dekompozimi i peroksidit të hidrogjenit do të pengohet, duke ulur efikasitetin e përgjithshëm të oksidimit.

3.Procesi i biodegradimit

• Për biodegradimin e ujërave të zeza që përmbajnë cianid, ku mikroorganizmat shpërbëjnë cianidin në substanca të padëmshme, pH duhet të mbahet midis 6.5 dhe 8.5. Mikroorganizmat kanë një gamë optimale të pH për aktivitetet e tyre metabolike. Nëse pH është shumë acid ose shumë alkalik, ai mund të denatyrojë enzimat e përfshira në cianid - rrugët degraduese metabolike të mikroorganizmave. Për shembull, nëse pH bie nën 6.5. shumë baktere degraduese të cianideve do të pësojnë një rënie në shkallën e rritjes së tyre dhe aftësinë degraduese të cianidit.

Metodat për rregullimin e pH

Për të kontrolluar pH, në ujërat e zeza shtohen substanca të përshtatshme acidike ose alkaline. Acidet e zakonshme të përdorura përfshijnë acidin sulfurik dhe acidin klorhidrik, ndërsa alkalet e zakonshme janë hidroksidi i natriumit dhe hidroksidi i kalciumit. Sasia e acidit ose alkalit për t'u shtuar llogaritet bazuar në pH fillestar të ujërave të zeza dhe pH të synuar për procesin specifik të trajtimit. Matja e saktë e pH kryhet duke përdorur sensorë pH dhe sistemet e automatizuara të dozimit mund të përdoren për të shtuar me saktësi kimikatet e kërkuara.

Temperatura Control

Ndikimi në shkallët e reagimit

1. Metodat e klorinimit alkalin dhe peroksidit të hidrogjenit

• Në përgjithësi, një rritje e temperaturës mund të përshpejtojë ritmet e reagimit si në klorinimin alkalik ashtu edhe në trajtimin e bazuar në peroksid hidrogjeni. Megjithatë, temperatura duhet të kontrollohet me kujdes. Në klorinimin alkalik, diapazoni optimal i temperaturës është rreth 20 - 30°C. Nëse temperatura është shumë e ulët, shpejtësia e reagimit do të jetë e ngadaltë, duke rezultuar në oksidim jo të plotë të cianidit. Për shembull, në temperatura nën 15°C, reagimi midis cianidit dhe hipokloritit të natriumit do të marrë një kohë shumë më të gjatë për të arritur përfundimin. Nga ana tjetër, nëse temperatura është shumë e lartë, në rastin e klorit alkalik, gazi i klorit mund të dalë nga tretësira, duke ulur efektivitetin e agjentit oksidues. Në metodën e peroksidit të hidrogjenit, temperaturat mbi 35°C mund të shkaktojnë dekompozimin e shpejtë të peroksidit të hidrogjenit, duke çuar në formimin e gazit të oksigjenit në vend të radikaleve të dëshiruara hidroksil për oksidimin e cianidit.

2.Procesi i biodegradimit

• Në biodegradimin e ujërave të zeza që përmbajnë cianid, diapazoni optimal i temperaturës për shumicën e mikroorganizmave degradues të cianidit është 20 - 35°C. Temperaturat jashtë këtij intervali mund të kenë një ndikim të rëndësishëm në aktivitetin e mikroorganizmave. Në temperatura të ulëta (nën 20°C), shkalla metabolike e mikroorganizmave ngadalësohet dhe ata mund të mos jenë në gjendje të shpërbëjnë në mënyrë efikase cianidin. Temperaturat e larta (mbi 35°C) mund të dëmtojnë membranat qelizore dhe enzimat e mikroorganizmave, duke çuar në vdekjen e qelizave dhe humbjen e aftësisë së tyre degraduese cianide.

Teknikat e rregullimit të temperaturës

Për të ruajtur temperaturën e duhur, sistemet e ngrohjes ose ftohjes mund të instalohen në reaktorët e trajtimit të ujërave të zeza. Për ngrohje mund të përdoren sisteme ngrohjeje me bazë avulli ose ngrohës elektrik. Në ftohje, mund të përdoren shkëmbyes nxehtësie të ftohur me ujë ose kondensatorë të ftohur me ajër. Temperatura monitorohet vazhdimisht duke përdorur sensorë të temperaturës dhe sistemet e ngrohjes ose ftohjes rregullohen në përputhje me rrethanat për të mbajtur temperaturën brenda intervalit optimal për procesin e trajtimit.

Kontrolli i dozës së oksidantëve

Përcaktimi i shumës së duhur

1.Klorinimi Alkaline

• Në klorinimin alkalik, sasia e kërkuar e oksidantit (hipoklorit natriumi ose gazit klor) llogaritet në bazë të stoikiometrisë së reaksionit me cianid. Në praktikë, zakonisht shtohet një tepricë e oksidantit, zakonisht 10 - 20% më shumë se sasia teorike. Kjo është për të siguruar oksidimin e plotë të cianidit, pasi mund të ketë substanca të tjera në ujërat e zeza që mund të konsumojnë oksiduesin. Nëse doza e oksidantit është shumë e ulët, cianidi nuk do të oksidohet plotësisht dhe ujërat e zeza të trajtuara mund të përmbajnë akoma nivele të larta cianidi toksik. Nga ana tjetër, nëse doza është shumë e lartë, jo vetëm që rrit koston e trajtimit, por gjithashtu mund të çojë në formimin e nënprodukteve të padëshiruara, siç janë nënproduktet e dëmshme të dezinfektimit kur klori i tepërt reagon me lëndë të tjera organike në ujërat e zeza.

2. Metoda e peroksidit të hidrogjenit

• Në metodën e trajtimit me peroksid hidrogjeni, doza optimale e peroksidit të hidrogjenit përcaktohet përmes testimit laboratorik. Doza varet nga faktorë të tillë si përqendrimi fillestar i cianidit në ujërat e zeza, prania e substancave të tjera ndërhyrëse dhe lloji i katalizatorit të përdorur. Ngjashëm me klorinimin alkalik, një sasi e pamjaftueshme e peroksidit të hidrogjenit do të rezultojë në oksidim jo të plotë të cianidit. Megjithatë, një sasi e tepërt e peroksidit të hidrogjenit mund të shkaktojë dekompozimin e radikaleve hidroksil të gjeneruar, duke ulur efikasitetin e përgjithshëm të trajtimit dhe duke rritur koston.

Pajisjet e kontrollit të dozës

Për të kontrolluar me saktësi dozën e oksidantit, zakonisht përdoren pompa matëse. Këto pompa mund të dërgojnë saktësisht vëllimin e kërkuar të tretësirës oksiduese në reaktorin e trajtimit të ujërave të zeza. Sistemet e automatizuara të kontrollit mund të integrohen me pompat matëse, të cilat rregullojnë dozën bazuar në monitorimin në kohë reale të përqendrimit të cianidit në ujërat e zeza ose përparimin e reaksionit të oksidimit (si p.sh. përmes matjes ORP, që do të diskutohet më vonë).

Kontrolli i oksidimit - potencialit të reduktimit (ORP).

Roli në Monitorimin e Progresit të Reagimit

1.Klorinimi Alkaline

• Në procesin e klorinimit alkalik, monitorimi i ORP është thelbësor për gjurmimin e progresit të reaksioneve të oksidimit. Ndërsa ndodh oksidimi i cianidit në cianat dhe më pas oksidimi i mëtejshëm i cianit në substanca të padëmshme, vlera ORP e ujërave të zeza ndryshon. Gjatë fazës së parë të oksidimit të cianidit në cianat, ORP zakonisht rritet. Gama e synuar ORP për këtë fazë është rreth 300 - 500 mV (në varësi të kushteve specifike të reagimit). Kur ORP arrin këtë interval, tregon se oksidimi i fazës së parë është afër përfundimit. Në fazën e dytë të oksidimit të cianatit në substanca të padëmshme, ORP rritet më tej, dhe diapazoni i synuar zakonisht është rreth 600 - 700 mV. Duke monitoruar ORP-në, operatorët mund të përcaktojnë se kur duhet të ndalojnë shtimin e oksidantit, duke u siguruar që reaksioni të ketë përfunduar pa mbi-oksiduar ujërat e zeza ose duke humbur oksiduesin.

2. Metoda e peroksidit të hidrogjenit

• Në trajtimin me bazë peroksid hidrogjeni, ORP shërben gjithashtu si një tregues i rëndësishëm i përparimit të reagimit. ORP fillestare e ujërave të zeza që përmbajnë cianid është relativisht e ulët. Ndërsa peroksidi i hidrogjenit shtohet dhe reaksioni i oksidimit vazhdon, ORP rritet. Gama e synuar ORP për trajtimin me peroksid hidrogjeni të ujërave të zeza me cianide është përgjithësisht rreth 400 - 500 mV. Kur ORP arrin këtë vlerë, sugjeron që cianidi është oksiduar në mënyrë efektive në një formë jo toksike.

Sistemet e Monitorimit dhe Kontrollit ORP

Sensorët ORP përdoren për të monitoruar vazhdimisht vlerën ORP të ujërave të zeza në reaktorin e trajtimit. Këta sensorë janë të lidhur me një sistem kontrolli që mund të programohet për të rregulluar shtimin e oksidantit. Për shembull, nëse ORP është nën kufirin e synuar, sistemi i kontrollit mund të rrisë dozën e oksidantit (si peroksidi i hidrogjenit ose hipokloriti i natriumit) që shtohet në ujërat e zeza. Në të kundërt, nëse ORP tejkalon intervalin e synuar, sistemi i kontrollit mund të zvogëlojë ose ndalojë shtimin e oksidantit.

Përfundim

Kontrolli i kushteve të reagimit në trajtimin e ujërave të zeza me cianide është thelbësor për arritjen e trajtimit efikas dhe të sigurt të këtyre ujërave të zeza shumë toksike. Kontrolli i saktë i pH, temperaturës, dozës së oksidantëve dhe ORP mund të sigurojë që procesi i trajtimit të shndërrojë cianidin në mënyrë efektive në substanca më pak toksike ose jo toksike. Duke i menaxhuar me kujdes këto kushte reagimi, industritë jo vetëm që mund të përmbushin rregulloret mjedisore, por edhe të optimizojnë kosto-efektivitetin e proceseve të tyre të trajtimit të ujërave të zeza me cianid. Monitorimi dhe rregullimi i rregullt i këtyre parametrave është i nevojshëm për t'iu përshtatur ndryshimeve në përbërjen e ujërave të zeza dhe kushtet e funksionimit të impiantit të trajtimit.