Përdorimi i karbonit të aktivizuar për të hequr cianidin e lirë (CN−) në ujërat e zeza

Prezantimi

Ujërat e zeza industriale shpesh përmbajnë substanca të ndryshme toksike, ndër të cilat Cianid i lirë (CN−) është një shqetësim i veçantë për shkak të toksicitetit të lartë. Edhe në doza të vogla,. cyanide mund të jetë vdekjeprurëse, duke e bërë trajtimin e ujërave të ndotura që e përmbajnë atë një problem kritik mjedisor. Janë vendosur rregullore të rrepta për të kontrolluar shkarkimin e ujërave të ndotura që përmbajnë cianur, duke synuar jo vetëm përmbushjen e kërkesave standarde, por edhe rikuperimin e sa më shumë cianurit nga mbeturinat dhe ujërat e ndotura të fabrikave. Aktivizuar Karbon është shfaqur si një material premtues për largimin e cianidit të lirë nga ujërat e zeza, dhe ky artikull do të shqyrtojë në detaje zbatimet, mekanizmat dhe faktorët ndikues të tij.

Burimet e cianidit në ujërat e zeza

Cianidi me përqendrim të lartë në ujërat e zeza vjen kryesisht nga proceset industriale të tilla si pllakëzimi, nxjerrja e arit me bazë cianidi, uji për larjen dhe ftohjen e gazit në furrat e koksit dhe furrat e shpërthimit, si dhe nga disa industri kimike, përpunimi mineral, gome sintetike, fibra dhe ngjyra. Përqendrimi i cianidit në këto ujëra të zeza mund të variojë nga 1 - 180 mg/L ose edhe më i lartë.

Mekanizmat e karbonit të aktivizuar në heqjen e cianidit të lirë

Adsorbimi fizik

Karboni i aktivizuar ka një strukturë mikroporoze shumë të zhvilluar dhe një sipërfaqe specifike të madhe, që zakonisht varion nga 500 deri në 3000 m²/g. Kjo strukturë fizike i jep asaj aftësi të forta fizike të adsorbimit. Jonet e cianurit në ujërat e zeza mund të adsorbohen në sipërfaqen e Karboni i aktivizuar përmes forcave van der Waals. Sipërfaqja e madhe ofron vende të shumta adsorbimi, duke lejuar kapjen efektive të cianidit të lirë.

Adsorbimi kimik dhe oksidimi katalitik

Përveç adsorbimit fizik, karboni i aktivizuar mund të marrë pjesë edhe në reaksione kimike. Kur karboni i aktivizuar thith oksigjenin dhe ujin në ujërat e zeza, ai mund të gjenerojë peroksid hidrogjeni (H2O2) në sipërfaqen e tij, me vetë karbonin e aktivizuar që vepron si katalizator. Në prani të kripërave të bakrit, H2O2 i krijuar mund të oksidohet dhe të dekompozojë cianidin. Mekanizmi i reagimit është si më poshtë:

1. Gjenerimi i H2O2: Oksigjeni dhe uji absorbohen në sipërfaqen e karbonit të aktivizuar për të formuar H2O2.

2. Oksidimi i cianidit: Cianidi oksidohet nga H2O2 nën veprimin katalitik të kripërave të bakrit, duke rezultuar në dekompozimin e cianidit në substanca më pak të dëmshme.

Faktorët që ndikojnë në efikasitetin e heqjes së karbonit të aktivizuar

Përqendrimi fillestar i cianidit

Sa më i lartë të jetë përqendrimi fillestar i cianidit të lirë në ujërat e zeza, aq më e madhe është forca lëvizëse për adsorbimin. Megjithatë, meqenëse kapaciteti i absorbimit të karbonit aktiv është i kufizuar, kur përqendrimi fillestar tejkalon një vlerë të caktuar, efikasiteti i largimit mund të mos rritet proporcionalisht. Në disa studime, është gjetur se me një rritje në përqendrimin fillestar të cianidit, sasia e cianidit të përthithur për njësi masë të karbonit aktiv fillimisht rritet dhe më pas nivelohet.

vlera e pH

Vlera e pH e ujërave të zeza ndikon ndjeshëm në përthithjen e cianidit nga karboni i aktivizuar. Në përgjithësi, në kushte acidike, kapaciteti adsorbues i karbonit të aktivizuar për cianidin është relativisht i ulët. Me rritjen e vlerës së pH, kapaciteti i përthithjes rritet gradualisht. Kur pH është në intervalin alkalin, veçanërisht mbi 11. shkalla e largimit të cianidit mund të arrijë më shumë se 95% brenda 30 minutave në disa raste. Kjo është për shkak se speciacioni i cianidit në tretësirë ​​ndryshon me pH, dhe forma e joneve të cianidit është më e favorshme për adsorbimin në karbonin e aktivizuar në kushte alkaline.

temperaturë

Adsorbimi i cianidit nga karboni i aktivizuar është një proces ekzotermik. Me rritjen e temperaturës, kapaciteti i absorbimit zakonisht zvogëlohet. Për shembull, në rastin e karbonit aktiv të ngopur me bakër, kur përzihet me tretësirë ​​cianidi, efekti i absorbimit të cianidit zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Kjo për shkak se rritja e temperaturës nxit desorbimin e substancave të absorbuara nga sipërfaqja e karbonit të aktivizuar.

Koha e trazimit

Koha e duhur e trazimit është e nevojshme për të siguruar që cianidi në ujërat e zeza të ketë kontakt të mjaftueshëm me karbonin e aktivizuar. Në fazën fillestare, me rritjen e kohës së trazimit, shkalla e largimit të cianidit rritet me shpejtësi. Megjithatë, pas arritjes së një kohe të caktuar, shkalla e largimit tenton të stabilizohet, gjë që tregon se procesi i adsorbimit ka arritur ekuilibrin.

Zbatimet e karbonit të aktivizuar në trajtimin e ujërave të ndotura që përmbajnë cianur

Në industrinë e nxjerrjes së arit

Në nxjerrjen e arit, veçanërisht në proceset e nxjerrjes së arit me bazë cianidi, krijohet një sasi e madhe e ujërave të zeza që përmbajnë cianid. Karboni i aktivizuar mund të përdoret për të hequr cianidin e lirë nga këto ujëra të zeza. Përveç heqjes së cianidit, karboni i aktivizuar gjithashtu mund të thithë komplekset ari - cianide (si Au(CN)2-) në ujërat e zeza. Komplekset ari-cianid të absorbuar mund të përpunohen më tej për të rikuperuar arin, duke arritur si mbrojtjen e mjedisit ashtu edhe rikuperimin e burimeve.

Në industrinë e elektrikimit

Impiantet e elektriklatimit shpesh përdorin solucione që përmbajnë cianid në procesin e shtrimit, duke rezultuar në ujëra të zeza të kontaminuara me cianid. Trajtimi i karbonit të aktivizuar mund të zvogëlojë në mënyrë efektive përmbajtjen e cianidit në ujërat e zeza për të përmbushur standardet e shkarkimit. Krahasuar me disa metoda tradicionale të trajtimit, të tilla si klorifikimi alkalin, trajtimi me karbon të aktivizuar ka avantazhet e ndotjes më pak sekondare dhe potencialin për rikuperimin e burimeve.

Krahasimi me metodat e tjera të trajtimit

Klorinimi Alkaline

Klorifikimi alkalik është një metodë relativisht e pjekur për shkatërrim cianidet në ujërat e zeza. Ai përdor substanca që përmbajnë klor si gaz klor, klor të lëngshëm ose pluhur zbardhues për të oksiduar cianidin në dioksid karboni jo toksik (CO2) dhe azot (N2). Megjithatë, kjo metodë mund të prodhojë nënprodukte të dëmshme dhe procesi i funksionimit kërkon kontroll të rreptë të dozës së klorit dhe kushteve të reagimit. Në të kundërt, trajtimi me karbon të aktivizuar është një opsion më miqësor ndaj mjedisit me aftësinë për të absorbuar në mënyrë selektive cianidin dhe për të rikuperuar potencialisht metale të vlefshme.

Oksidimi i peroksidit të hidrogjenit

Oksidimi i peroksidit të hidrogjenit mund të përdoret gjithashtu për të zvogëluar përqendrimin e cianidit në ujërat e zeza. Mund të oksidojë cianidin në një nivel më të ulët toksiciteti. Megjithatë, peroksidi i hidrogjenit është një reagent i shtrenjtë dhe procesi mund të kërkojë shtim të vazhdueshëm të reagentëve, duke rritur koston e trajtimit. Nga ana tjetër, karboni i aktivizuar ka një performancë relativisht të qëndrueshme pasi të zgjidhet dhe përdoret siç duhet, dhe rigjenerimi i tij mund të konsiderohet gjithashtu për të ulur kostot.

Zhvillimet e së Ardhmes

Zhvillimi i karbonit të aktivizuar të modifikuar

Për të përmirësuar më tej efikasitetin e karbonit të aktivizuar në heqjen e cianidit të lirë, po kryhen kërkime mbi karbonin e aktivizuar të modifikuar. Për shembull, impregnimi i karbonit të aktivizuar me metale të ndryshme (si bakri, hekuri, etj.) mund të rrisë aftësinë e tij oksiduese katalitike për cianid. Karbone të ndryshëm aktivë të ngarkuar me metal mund të optimizohen sipas karakteristikave specifike të ujërave të zeza për të arritur efekte më të mira të trajtimit.

Proceset e kombinuara të trajtimit

Kombinimi i trajtimit me karbon të aktivizuar me metoda të tjera trajtimi është gjithashtu një trend. Për shembull, duke kombinuar adsorbimin e karbonit të aktivizuar me trajtimin biologjik, fillimisht mund të përdoret karboni i aktivizuar për të reduktuar cianidin me përqendrim të lartë në ujërat e zeza në një nivel që është më i përshtatshëm për trajtimin biologjik, dhe më pas të përdoren mikroorganizmat për të dekompozuar më tej dhe për të hequr substancat e mbetura të lidhura me cianidin. Ky proces i kombinuar mund të përfitojë nga pikat e forta të metodave të ndryshme të trajtimit dhe të arrijë më efikase dhe gjithëpërfshirëse Trajtimi i ujërave të ndotura.

Përfundim

Karboni i aktivizuar tregon potencial të madh në largimin e cianidit të lirë (CN−) nga ujërat e zeza. Nëpërmjet adsorbimit fizik dhe reaksioneve kimike, ai mund të zvogëlojë në mënyrë efektive përmbajtjen e cianidit në ujërat e zeza, duke përmbushur standardet mjedisore të shkarkimit dhe madje duke mundësuar rikuperimin e burimeve në disa raste. Edhe pse ka ende disa fusha që duhen përmirësuar, si optimizimi i mëtejshëm i efikasitetit të përthithjes dhe ulja e kostove, me zhvillimin e vazhdueshëm të kërkimit mbi modifikimin e karbonit aktiv dhe proceset e kombinuara të trajtimit, karboni i aktivizuar do të luajë një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në trajtimin e ujërave të zeza që përmbajnë cianid në të ardhmen.