Sodyum Siyanür Atıksularının Arıtımı İçin Elektrolitik Oksidasyon Prosesi

Giriş

Özellikle sodyum siyanürden kaynaklanan siyanür içeren atık sular, önemli bir çevre sorunudur. Bu tür atık sular son derece zehirlidir ve esas olarak elektrokaplama, gaz üretimi, koklaştırma, metalurji, metal işleme, kimyasal elyaf, plastik, pestisit ve kimya endüstrisi gibi sektörlerden kaynaklanmaktadır. Suda kararsızdır ve bozunmaya eğilimlidir. Hem inorganik hem de organik siyanürler son derece zehirli maddelerdir. Örneğin, insan vücudu için siyanürün ölümcül dozu 0.18 g, potasyum siyanürün ise 0.12 g'dır. Ayrıca, sudaki balıklar için siyanürün ölümcül konsantrasyonu 0.04 - 0.1 mg/L arasında değişmektedir. Sonuç olarak, çevre ve insan sağlığı üzerindeki zararlı etkisini azaltmak için acilen etkili arıtma yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır.

Siyanür İçeren Atık Sular İçin Elektrolitik Oksidasyonun Temelleri

Sodyum siyanürlü atık suların arıtılmasında kullanılan elektrolitik oksidasyon işlemi, anot ve katotta kimyasal reaksiyonları yönlendirmek için elektrik akımı kullanma prensibine dayanır ve böylece atık sudaki siyanürü daha az zararlı maddelere dönüştürür. Bu işlemde, atık sudaki hem basit siyanür hem de kompleks siyanür elektrolize uğrar.

Anot Reaksiyonları

• Basit Siyanür İçin : Anotta gerçekleşen ilk aşama reaksiyonunda, basit siyanür atık sudaki diğer maddelerle şiddetli bir şekilde reaksiyona girerek daha az toksik bir bileşik oluşturur. Ardından gelen ikinci aşamada iki reaksiyon meydana gelir. Bir reaksiyon bu bileşiği daha da parçalayarak karbondioksit , azot ve suya dönüştürür. Diğer reaksiyon ise amonyum oluşumuyla sonuçlanır.

• Koordinasyon Siyanür İçin (Bakır İçeren Kompleksi Örnek Alarak) : Bakır içeren kompleksler gibi koordinasyon siyanür anoda ulaştığında, bakır iyonları ve daha az toksik bir bileşik oluşturmak üzere reaksiyona girer. Elektrolitik ortama sofra tuzu eklendiğinde, ek reaksiyonlar gerçekleşir. Tuzdaki klorür iyonları oksitlenerek yeni oluşan klor oluşturur. Bu yeni oluşan klor daha sonra atık sudaki siyanür ve diğer maddelerle reaksiyona girerek siyanür bileşiklerini karbondioksit, azot ve klorür iyonları da dahil olmak üzere daha az zararlı ürünlere ayrıştırır.

Katot Reaksiyonları

Katotta, hidrojen iyonları elektron kazanır ve hidrojen gazı oluşturur. Bakır içerenler gibi metal içeren siyanür kompleksleri için, bakır iyonları elektron kazanır ve bakır metali olarak biriktirilebilir. Belirli koşullar altında, bakır iyonları ayrıca hidroksit iyonlarıyla reaksiyona girerek bakır hidroksit çökeltisi oluşturabilir.

Elektrolitik Oksidasyon Sürecinde Temel Hususlar

• Elektrot Malzemeleri : Elektrot malzemelerinin seçimi çok önemlidir. Birçok durumda, katot malzemesi olarak yumuşak çelik kullanılabilir. Bununla birlikte, anotların sert elektrokimyasal ortama dayanması gerekir. Birçok şirket tarafından üretilen ve asil metal oksitlerden yapılan boyutsal olarak kararlı anotlar (DSA), bu uygulama için oldukça uygundur. Grafit de anot malzemesi olarak kullanılabilir, ancak elektroliz işlemi sırasında kademeli olarak tüketilmesi dezavantajına sahiptir.

• Sıcaklık Kontrolü : Elektroliz sırasında atık sıvının sıcaklığı dikkatlice düzenlenmelidir. Genellikle 25 °C'nin altında tutulmalıdır. Sıcaklık çok yükselirse, eklenen tuzdaki klorür iyonlarının oksidasyonundan üretilen klor, siyanürle reaksiyona girmeden önce kaçar ve bu da siyanür imha işleminin verimliliğini düşürür.

• Klorür İyonu İlavesi : Atık suya klorür iyonu eklenmesi, siyanürün elektrolitik oksidasyonunu artırabilir. Genellikle 1-2 g/L klorür iyonu eklenmesi yeterlidir. Bazı durumlarda, atık suya litre başına 25 g konsantrasyonunda sofra tuzu (sodyum klorür) eklenmesinin, siyanürün elektrolitik olarak parçalanmasına etkili bir şekilde yardımcı olduğu gösterilmiştir.

Elektrolitik Oksidasyon Prosesinin Avantajları

• Yüksek Konsantrasyonlu Atık Sular İçin Yüksek Verimlilik : Elektrolitik oksidasyon işlemi, özellikle altın madenlerinde bulunanlar gibi yüksek konsantrasyonlu siyanür içeren atık suların arıtılmasında etkilidir. Atık sudaki siyanür konsantrasyonunu önemli ölçüde azaltabilir.

• Reaktif Türlerin Yerinde Üretimi : Elektroliz sırasında, sistem içinde yeni oluşan klor gibi reaktif türler üretilir. Bu, potansiyel olarak tehlikeli ve pahalı oksitleyici maddelerin büyük miktarlarda dışarıdan eklenmesi ihtiyacını ortadan kaldırır.

• Esneklik : İşlem, atık suyun özel bileşimine göre ayarlanabilir. Akım yoğunluğu, voltaj ve belirli tuzların eklenmesi gibi parametreler kontrol edilerek, elektrolitik oksidasyon işlemi, basit veya karmaşık siyanür bileşikleri içermelerine bakılmaksızın, farklı siyanür içeren atık su türleri için optimize edilebilir.

Sonuç

Elektrolitik oksidasyon prosesi, sodyum siyanür içeren atık suların arıtılması için umut vadeden bir çözüm sunmaktadır. Anot ve katotta meydana gelen kimyasal reaksiyonları anlayarak, elektrot malzemelerini dikkatlice seçerek, sıcaklığı kontrol ederek ve uygun miktarda klorür iyonu ekleyerek, bu yöntem atık sudan siyanür kirliliğini etkili bir şekilde giderebilir. Endüstriler atıklarını yönetmek için daha sürdürülebilir ve verimli yollar aramaya devam ettikçe, elektrolitik oksidasyon prosesinin siyanür içeren atık suların arıtılmasında daha yaygın bir uygulama alanı bulması muhtemeldir. Bununla birlikte, prosesi iyileştirmek, maliyetleri düşürmek ve genel verimliliğini ve çevre dostluğunu artırmak için daha fazla araştırma ve geliştirme yapılması gerekmektedir.