Опасности и процеси третмана отпадних вода које садрже цијанид

Увод

Отпадне воде које садрже цијаниде представљају значајан еколошки проблем због своје веома токсичне природе. Три опште позната високо токсична цијанида , наиме натријум цијанид (NaCN), калијум цијанид (KCN) и цијановодонична киселина (HCN), представљају озбиљну претњу и по људско здравље и по животну средину. Заједнички именилац ових цијанида је њихова способност да се лако дисоцирају и ослобађају цијанидни јон (CN-).

Опасности од отпадних вода које садрже цијанид

Механизам токсичности за људе

Смртоносна токсикологија цијанида лежи у чињеници да цијанидни јон (ЦН-) има јак афинитет за јоне гвожђа. Једном у људском телу, ЦН- се лако везује за јоне гвожђа, што доводи до смањења капацитета за ношење кисеоника супстанци које садрже гвожђе. Ово на крају доводи до недостатка кисеоника у ћелијама централног нервног система. Као последица тога, отроване особе често умиру од респираторне централне парализе. Тровање се може јавити на различите начине, укључујући контакт са кожом, орално гутање, удисање, ињекцију и контакт са слузокожом. Чак и мала количина изложености цијаниду може бити опасна по живот.

Утицај на животну средину

Отпадне воде које садрже цијанид, ако се не третирају на одговарајући начин и испуштају у водена тијела, могу имати разоран утицај на водени живот. Водени организми су изузетно осетљиви на цијанид. Чак и при ниским концентрацијама, цијанид може пореметити нормалне физиолошке функције риба, бескичмењака и других водених врста, што доводи до смањеног раста, репродуктивних проблема и коначно смрти. Ово, заузврат, може пореметити цео водени екосистем, утичући на ланце исхране и биодиверзитет.

Процеси третмана отпадних вода које садрже цијанид

Пречишћавање отпадних вода са високом концентрацијом цијанида: опоравак цијанида

За отпадне воде високе концентрације које садрже цијаниде, често се користи метода рекуперације цијанида. Овај приступ има за циљ екстракцију и рециклирање вредних цијанида из отпадних вода. Једна уобичајена техника је екстракција растварачем. У екстракцији растварачем, погодан органски растварач се користи за селективну екстракцију цијанидних једињења из водене фазе отпадне воде. Органска фаза напуњена цијанидом се затим може даље обрадити да би се добили чисти цијаниди. Ова метода има предност не само у смањењу утицаја на животну средину уклањањем цијанида из отпадних вода, већ и у обнављању потенцијално вредног хемијског ресурса. Међутим, то захтева пажљив избор растварача и строгу контролу радних услова како би се обезбедила висока ефикасност екстракције и минимизирали губици растварача.

Ниска концентрација цијанида - који садржи Третман отпадних вода: Уништавање цијанида

Методе оксидације

1. Хемијска оксидација

• Принцип : Методе хемијске оксидације користе јака оксидациона средства за претварање цијанидних јона у мање токсичне или нетоксичне супстанце. На пример, оксиданси на бази хлора, као што је натријум хипохлорит (NaOCl), могу реаговати са цијанидним јонима. Реакција прво претвара цијанид (CN-) у цијанат (CNO-), а даља оксидација може разградити цијанат на угљен -диоксид (CO2), азот (N2) и друге безопасне производе. Укупна реакција се може представити на следећи начин:

• У првом кораку: (ЦН^ -+ОЦл^ -\ригхтарров ЦНО^ -+Цл^)

• У другом кораку: (2ЦНО^ -+3ОЦл^ -+Х_2О\стрелица десно 2ЦО_2 + Н_2+3Цл^ -+2ОХ^ -)

• Предности : Хемијска оксидација је релативно једноставна за извођење и може бити ефикасна у третману отпадних вода које садрже цијаниде ниске концентрације. Може се применити у постојећим постројењима за пречишћавање отпадних вода уз неке модификације процеса пречишћавања.

• Недостаци : Употреба великих количина оксидационих средстава може бити скупа. Штавише, ако се не контролише правилно, реакција може произвести нуспроизводе који такође могу бити штетни по животну средину. На пример, прекомерна употреба хлора може довести до стварања нуспроизвода дезинфекције као што су трихалометани.

2.Електролитичка оксидација

• Принцип : Код електролитичке оксидације, електрична струја се пропушта кроз отпадну воду која садржи цијанид у електролитичкој ћелији. Анодa ћелије делује као место где се одвија оксидација. Јони цијанида се оксидују на површини аноде. Општа реакција на аноди може се написати као (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), а даља оксидација цијаната може се десити да би се формирали угљен-диоксид и азот.

• Предности : То је релативно чиста метода третмана јер не уводи додатне хемијске супстанце осим електрода. Може се аутоматизовати и прецизно контролисати.

• Недостаци : Међутим, као што је већ поменуто, електролитичка оксидација захтева много енергије. Потреба за континуираним снабдевањем електричном енергијом чини трошкове обраде релативно високим. Поред тога, електроде могу временом доживети корозију, што захтева редовно одржавање и замену.

Биолошки третман

1. Принцип : Биолошки третман отпадних вода које садрже цијанид ослања се на микроорганизме који могу метаболизовати цијанид као извор угљеника или азота. Неке бактерије и гљивице имају способност да разграде цијанид путем ензимских реакција. На пример, одређене бактерије које разграђују цијанид могу претворити цијанид у амонијак и формирати кроз низ ензимских корака. Амонијак затим може бити даље нитрификован помоћу других микроорганизама у систему за третман.

2. Предности : Биолошки третман је генерално еколошки прихватљивији јер не укључује употребу великих количина хемикалија. Може бити исплатив за дугорочно третирање отпадних вода које садрже цијаниде ниске концентрације, посебно у случајевима када је успостављен одговарајући микробни конзорцијум.

3. Недостаци : Међутим, биолошки третман је веома осетљив на промене у саставу отпадних вода, температури и pH вредности. Нагле промене ових параметара могу инхибирати раст и активност микроорганизама који разграђују цијаниде, што доводи до смањења ефикасности третмана. Такође захтева релативно дуго време третмана у поређењу са неким хемијским методама.

Метода регенерације и опоравка цијанида

1. Принцип : Ова метода је слична методи опоравка отпадних вода високе концентрације, али се може применити и на неке случајеве ниске концентрације. Фокусира се на регенерацију и рециклажу цијанида из отпадних вода. Један приступ је употреба јоноизмењивачких смола. Јони цијанида у отпадним водама могу се адсорбовати на површину смоле. Затим, коришћењем одговарајућег елуента, цијанид се може десорбовати са смоле и опоравити.

2. Предности : Може смањити укупну потрошњу цијанида у индустријским процесима рециклирањем цијанида. Ово не само да има економске користи већ и смањује утицај на животну средину повезан са одлагањем отпадних вода које садрже цијанид.

3. Недостаци : Јоноизмењивачке смоле треба пажљиво одабрати и одржавати. Процес регенерације може захтевати употребу додатних хемикалија, а постоји и ризик од загађења смоле, што може смањити ефикасност процеса опоравка цијанида.

Закључак

Отпадне воде које садрже цијанид представљају озбиљну опасност по животну средину и здравље. Разумевање механизама токсичности и спровођење одговарајућих процеса лечења су од кључне важности. Сваки метод пречишћавања, било да се ради о отпадним водама високе или ниске концентрације, има свој скуп предности и мана. Избор методе третмана зависи од различитих фактора као што су почетна концентрација цијанида, потребна ефикасност третмана, исплативост и утицај на животну средину. У будућности је потребно више истраживања и развоја како би се побољшали постојећи процеси третмана и развиле нове, ефикасније и исплативије методе за пречишћавање отпадних вода које садрже цијанид како би се осигурала чистија и безбеднија животна средина.