Panoramica del processo di cracking del cianuro
Le acque reflue contenenti cianuro hanno una vasta gamma di fonti ed è generato nei processi di produzione di settori come l'elettroplaggio, la lavorazione dei minerali e l'ingegneria chimica. Il cianuro di queste acque reflue è una sostanza altamente tossica che, se scaricata direttamente senza trattamento, può causare danni irreversibili ai corpi idrici, al suolo e alla catena alimentare. Il cianuro che entra nei corpi idrici può causare avvelenamento e morte di organismi acquatici, interrompendo l'equilibrio dell'ecologia acquatica; L'infiltrazione nel suolo può influenzare la fertilità del suolo e l'attività microbica, rappresentando una minaccia per la crescita delle colture. Inoltre, il cianuro contenente acque reflue può anche essere trasmesso attraverso la catena alimentare, minacciando in definitiva la salute e la sicurezza umana.
L'importanza della tecnologia di rimozione del cianuro è evidente. È un mezzo chiave per il trattamento del cianuro contenente acque reflue, che può convertire il cianuro nelle acque reflue in sostanze tossiche innocui o basse, garantire che la qualità dell'acqua soddisfi gli standard di dimissione nazionale e quindi protegga l'ambiente ecologico e la salute umana.
Il processo di sviluppo della tecnologia di rottura del cianuro è un processo continuo di innovazione e miglioramento. All'inizio, le persone usavano principalmente semplici metodi di precipitazione chimica per trattare il cianuro contenente acque reflue, ma l'effetto del trattamento era limitato. Con l'avanzamento della tecnologia, sono emersi vari processi di rimozione del cianuro efficienti come ossidazione chimica, biodegradazione e adsorbimento fisico, che hanno gradualmente migliorato l'efficienza del trattamento, i costi e la protezione ambientale.
Metodi comuni di processo di rottura del cianuro
Metodo di ossidazione chimica
processo di clorazione alcalina
Il metodo di clorazione alcalina è un processo di rottura del cianuro comunemente usato, che utilizza gas di cloro o ipoclorito come agente clorino per ossidare e decomporre il cianuro in condizioni alcaline. Il processo di reazione è diviso in due fasi. In primo luogo, il cianuro è ossidato al cianato e la reazione è rapida in questa fase; Quindi ossida ulteriormente il sale di cianato in anidride carbonica e gas azoto. La formula principale di reazione chimica è la seguente:
Phase 1: CN−+ClO−+H2O=CNCl+2OH−CN^- + ClO^- + H_2O = CNCl + 2OH^-CN−+ClO−+H2O=CNCl+2OH−,CNCl+2OH−=CNO−+Cl−+H2OCNCl + 2OH^- = CNO^- + Cl^- + H_2OCnCl+2OH− = CNO−+Cl−+H2O ；
Fase 2: 2CNO -+3CLO -= 2CO2 ↑+N2 ↑+3CLO -2CNO ^ -+3CLO ^ -= 2CO2 ↑+N2 ↑+3Cl ^ -2CNO -+3CLO -= 2CO2 ↑+N2 ↑+3clo -.
I vantaggi di questo metodo sono il processo maturo, il semplice funzionamento, l'effetto di trattamento stabile e la capacità di ridurre efficacemente il contenuto di cianuro nelle acque reflue. Lo svantaggio è che può produrre cloro contenenti sottoprodotti, che possono causare inquinamento secondario all'ambiente e il costo del trattamento è relativamente elevato. È adatto per il trattamento di cianuro di concentrazione da bassa a media contenente acque reflue ed è ampiamente utilizzato in settori come l'elettroplatura e l'ingegneria chimica.
Metodo del perossido di idrogeno
Il principio del metodo del perossido di idrogeno è che sotto l'azione di un catalizzatore, il perossido di idrogeno si decompone per produrre radicali idrossilici con forti proprietà ossidanti, ossidando e decomponendo il cianuro. I catalizzatori comuni includono sali di ferro, che possono accelerare la decomposizione del perossido di idrogeno e migliorare l'efficienza delle reazioni di ossidazione. Le condizioni di reazione richiedono generalmente valori di pH e intervalli di temperatura adeguati, con valori di pH in genere controllati tra 9-11 e temperature tra 20-30 ℃. Rispetto ad altri metodi di ossidazione chimica, il metodo del perossido di idrogeno presenta i vantaggi della reazione lieve e nessun inquinamento secondario. L'agente clorino utilizzato nel metodo di clorazione alcalina può produrre cloro contenenti sottoprodotti, mentre i prodotti del metodo del perossido di idrogeno sono principalmente acqua e ossigeno, che sono più rispettosi dell'ambiente. Tuttavia, la capacità di ossidazione di questo metodo è relativamente debole e il suo effetto terapeutico su cianuro ad alta concentrazione contenente acque reflue potrebbe non essere buono come altri metodi.
Metodo di biodegradazione
La biodegradazione è l'uso del metabolismo microbico per abbattere il cianuro in sostanze innocue. In condizioni ambientali adeguate, i microrganismi specifici possono crescere e riprodursi usando il cianuro come fonte di carbonio e azoto, convertendo il cianuro in anidride carbonica, azoto e acqua attraverso una serie di reazioni enzimatiche. Questo metodo è adatto per il trattamento del cianuro contenente acque reflue con bassa concentrazione e una buona biodegradabilità, come le acque reflue da alcune impianti di elaborazione minerale e imprese chimiche. Le sue caratteristiche di processo sono bassi costi di elaborazione e cordialità ambientale, ma l'efficienza di elaborazione è relativamente bassa e la velocità di reazione è lenta. Fattori come la qualità delle acque reflue, la temperatura e il valore del pH hanno un impatto significativo sui metodi di biodegradazione. Se le acque reflue contengono una grande quantità di metalli pesanti o altre sostanze tossiche e dannose, inibirà la crescita e il metabolismo dei microrganismi; Le temperature basse o alte possono influire sull'attività dei microrganismi e l'intervallo di temperatura generalmente adatto è 20-35 ℃; Il valore del pH dovrebbe essere controllato tra 6,5-8,5 per garantire la normale crescita e il metabolismo dei microrganismi.
Metodo di adsorbimento fisico
Il principio del metodo di adsorbimento fisico è quello di utilizzare la struttura porosa e l'attività superficiale dei materiali di adsorbimento per adsorbire il cianuro nelle acque reflue sulla loro superficie. Il carbonio attivo è un materiale adsorbente comunemente usato con caratteristiche come una grande superficie specifica e una forte capacità di adsorbimento. Durante il processo di adsorbimento, le molecole di cianuro vengono adsorbite nei pori del carbonio attivo attraverso le forze di van der Waals, l'attrazione elettrostatica e altri meccanismi. Nel processo di cracking del cianuro, l'adsorbimento fisico viene generalmente utilizzato come metodo di pretrattamento o di trattamento profondo. Passa cianuro contenente acque reflue attraverso una colonna di adsorbimento dotata di carbonio attivo per rimuovere il cianuro mediante l'adsorbimento. Tuttavia, questo metodo ha alcune limitazioni, poiché la capacità di adsorbimento del carbonio attivo è limitata e richiede una regolare sostituzione o rigenerazione; L'effetto del trattamento dell'alta concentrazione di cianuro contenente le acque reflue è scarso e se il carbonio attivo dopo l'adsorbimento non viene trattato correttamente, può causare inquinamento secondario.
Metodo avanzato di ossidazione UV
Il principio del metodo di ossidazione avanzata ultravioletta è quello di utilizzare l'energia della luce ultravioletta per eccitare gli ossidanti per produrre radicali liberi altamente ossidativi, come i radicali idrossilici, così rapidamente ossidando e decomponendo il cianuro. Questo metodo presenta vantaggi tecnici come una forte capacità di ossidazione, una velocità di reazione rapida e non selettività e può effettivamente trattare vari vari cianuro di difficoltà contenenti acque reflue. L'attrezzatura per la rottura del cianuro di Suzhou Yiqing Environmental Protection Technology Co., Ltd. adotta la tecnologia avanzata di ossidazione ultravioletta e si comporta bene nel trattamento del cianuro ad alta concentrazione contenente acque reflue. Questo dispositivo utilizza una speciale fonte di luce ultravioletta e un sistema di dosaggio ossidante per ossidare rapidamente e decomporre il cianuro nelle acque reflue, garantendo che la qualità dell'effluente soddisfi gli standard di scarica. La sua progettazione unica e la tecnologia avanzata hanno migliorato l'efficienza delle reazioni di ossidazione e la riduzione dei costi di elaborazione. Rispetto ai tradizionali processi di rottura del cianuro, questa attrezzatura presenta i vantaggi di un buon effetto terapeutico, un'impronta ridotta e un alto grado di automazione ed è adatta al trattamento di cianuro ad alta concentrazione contenente acque reflue in settori come l'elettroplatura e il mining.
Punti chiave del controllo del processo di cracking cianuro
Controllo delle condizioni di reazione
controllo del pH
Diversi processi di rottura del cianuro hanno requisiti di pH variabili. Il metodo di clorazione alcalina deve essere eseguito in condizioni alcaline e il valore del pH è generalmente controllato a 10-11. All'interno di questo intervallo, l'agente clorino può ossidare efficacemente il cianuro. Se il valore del pH è troppo basso, verrà prodotto gas cloruro di cloruro tossico, il che influenzerà l'effetto del trattamento e la sicurezza; Se il valore del pH è troppo alto, ridurrà la velocità di reazione. Il valore di pH adatto per il metodo del perossido di idrogeno è 9-11, che è favorevole alla decomposizione del perossido di idrogeno per produrre radicali idrossilici e migliorare l'efficienza di ossidazione. Il metodo di biodegradazione richiede un valore di pH di 6,5-8,5 per mantenere l'attività microbica. La regolazione del valore del pH può essere ottenuta aggiungendo acido o alcali, come acido solforico, idrossido di sodio, ecc. E il dosaggio deve essere calcolato accuratamente in base al valore iniziale del pH delle acque reflue e ai requisiti di processo.
controllo della temperatura
La temperatura ha un impatto significativo sulla reazione di rottura del cianuro. In generale, un aumento della temperatura può accelerare la velocità di reazione, ma temperature eccessivamente elevate possono portare alla decomposizione di ossidanti o inattivazione microbica. L'intervallo di temperatura adatto per il metodo di clorazione alcalina è 20-30 ℃. Se la temperatura è troppo bassa, la velocità di reazione rallenterà e se è troppo alta, il gas di cloro sfuggerà, riducendo l'effetto del trattamento. Il metodo del perossido di idrogeno ha un migliore effetto di reazione a 20-30 ℃. La temperatura adatta per la biodegradazione è 20-35 ℃. Se la temperatura è troppo bassa, il metabolismo microbico sarà lento, mentre se è troppo elevato, danneggerà la struttura cellulare dei microrganismi. La temperatura può essere regolata attraverso l'attrezzatura di riscaldamento o raffreddamento, come riscaldamento a vapore, raffreddamento dell'acqua fredda, ecc.
Controllo del dosaggio ossidante
La determinazione del dosaggio degli ossidanti richiede una considerazione completa della concentrazione di cianuro, del processo di trattamento e degli obiettivi di trattamento delle acque reflue. Per il metodo di clorazione alcalina, il dosaggio teorico può essere calcolato in base alla formula di reazione chimica in base al contenuto di cianuro nelle acque reflue e un eccesso appropriato può essere aggiunto su questa base, generalmente del 10% -20%. Il dosaggio del metodo del perossido di idrogeno deve essere determinato attraverso esperimenti basati sulle proprietà e sui requisiti di trattamento delle acque reflue. Il dosaggio insufficiente può portare a un trattamento incompleto di cianuro, che influenza la qualità dell'effluente; Il dosaggio eccessivo può aumentare i costi di elaborazione e può anche comportare l'inquinamento secondario. Pertanto, è necessario controllare rigorosamente la quantità di ossidante aggiunta e l'aggiunta precisa può essere ottenuta attraverso apparecchiature come le pompe di misurazione.
Controllo del funzionamento dell'attrezzatura
Controllo del sistema di miscelazione
Il sistema agitato svolge un ruolo cruciale nella reazione di cracking cianuro. Può mescolare completamente le acque reflue con ossidanti, migliorare la velocità di reazione e l'efficienza del trattamento. La velocità di agitazione deve essere regolata in base al processo di reazione e al tipo di apparecchiatura, generalmente controllata a 100-300 r/min. Il tempo di agitazione dovrebbe essere determinato in base allo stato di avanzamento della reazione per garantire che la reazione proceda pienamente. Allo stesso tempo, è necessario mantenere e gestire regolarmente il sistema di miscelazione, controllare lo stato dell'operazione del miscelatore, sostituire le parti usurate in modo tempestivo e assicurarsi il normale funzionamento del sistema di miscelazione.
Controllo del sistema di monitoraggio e controllo del pH
Il sistema di monitoraggio e regolazione del pH monitora il valore del pH delle acque reflue in tempo reale attraverso i sensori di pH e regola automaticamente la quantità di acido o alcali aggiunto in base al valore impostato. L'accuratezza e la stabilità del sistema influenzano direttamente l'efficacia della reazione di rottura del cianuro. Per garantire l'accuratezza del sistema, è necessario calibrare regolarmente il sensore di pH; Per garantire la stabilità, è necessario verificare se i collegamenti del sistema e della tubazione del sistema sono normali. Se si verificano situazioni anormali, come fluttuazioni di pH eccessive, sensori e attrezzature da dosaggio devono essere controllati in modo tempestivo per risolvere i problemi.
Controllo del potenziale di riduzione dell'ossidazione (ORP)
Il potenziale di riduzione dell'ossidazione (ORP) riflette lo stato di riduzione dell'ossidazione delle acque reflue ed è di grande significato nei processi di cracking del cianuro. L'intervallo di controllo ORP varia per processi diversi. L'ORP per il metodo di clorazione alcalina è generalmente controllato a 600-700 mV, mentre per il metodo del perossido di idrogeno è controllato a 400-500 mV. Monitorando il valore ORP, è possibile determinare l'avanzamento della reazione e l'endpoint della reazione può essere controllato. Quando il valore ORP raggiunge l'intervallo set, indica che la reazione è sostanzialmente completa e che l'aggiunta di ossidante può essere interrotta. I sensori ORP possono essere utilizzati per il monitoraggio in tempo reale e la quantità di ossidante aggiunta può essere regolata attraverso un sistema di controllo automatico per ottenere un controllo preciso della reazione.
Case di studio e valutazione dell'effetto della tecnologia di rottura del cianuro
Analisi e analisi dei casi effettivi
Nell'industria elettroplante, una certa impresa utilizza il metodo di clorazione alcalina per trattare il cianuro contenente acque reflue. Il processo di trattamento è il seguente: raccogliere prima le acque reflue in un serbatoio di regolazione, regolare il valore del pH a 10-11 e quindi aggiungere ipoclorito di sodio per la reazione di ossidazione, con un tempo di reazione di circa 1-2 ore. In termini di parametri operativi, la quantità di ipoclorito di sodio aggiunta viene determinata in base alla concentrazione di cianuro nelle acque reflue, con un eccesso generale del 10% -20%. Dopo il trattamento, la concentrazione di cianuro nelle acque reflue è diminuita dai 50 mg/L iniziali a 0,5 mg/L, con un tasso di rottura del cianuro fino al 99%e la qualità dell'effluente ha soddisfatto gli standard di scarico nazionali. L'investimento in questa attrezzatura di processo è relativamente basso e il costo operativo è dovuto principalmente al costo delle sostanze chimiche, con conseguenti significativi benefici economici.
Nell'industria mineraria, il cianuro contenente acque reflue da un certo impianto di beneficenza viene trattato utilizzando il metodo di ossidazione avanzata ultravioletta. Le acque reflue vengono prima pretrattate per rimuovere le grandi impurità delle particelle, e quindi entra nell'apparecchiata apparecchiatura di ossidazione ultravioletta per la reazione di ossidazione sotto l'azione della luce ultravioletta e dell'ossidante, con un tempo di reazione di circa 30-60 minuti. In termini di parametri operativi, la quantità di ossidante aggiunta viene determinata in base alla qualità delle acque reflue e ai requisiti di trattamento. Dopo il trattamento, la concentrazione di cianuro in cianuro ad alta concentrazione contenente acque reflue è diminuita da 200 mg/l al di sotto di 1 mg/l e l'effetto del trattamento era buono. Sebbene l'investimento delle attrezzature sia relativamente elevato, l'efficienza di elaborazione è alta, l'impronta è piccola e i benefici economici a lungo termine sono considerevoli.
Indicatori e metodi di prestazione
Gli indicatori principali per la valutazione dell'efficacia della tecnologia di rottura del cianuro includono la velocità di rottura del cianuro e la qualità dell'effluente. Il tasso di rottura del cianuro si riferisce alla percentuale di riduzione della concentrazione di cianuro nelle acque reflue prima e dopo il trattamento. La formula di calcolo è: velocità di rottura del cianuro = (concentrazione di cianuro prima del trattamento - concentrazione di cianuro dopo il trattamento)/concentrazione di cianuro prima del trattamento x 100%. La qualità dell'effluente si concentra principalmente sul fatto che il contenuto di inquinanti come il cianuro e i metalli pesanti soddisfino gli standard di dimissione nazionali o locali.
Il metodo di valutazione adotta principalmente metodi di analisi chimica come la titolazione e la spettrofotometria e verifica regolarmente le acque reflue prima e dopo il trattamento. I criteri di valutazione si basano su regolamenti ambientali e standard del settore pertinenti. Secondo i risultati della valutazione, se il tasso di rottura del cianuro non soddisfa le aspettative o la qualità dell'effluente non soddisfa gli standard, l'ottimizzazione del processo e la regolazione possono essere eseguite regolando le condizioni di reazione (come valore di pH, temperatura, dosaggio ossidante, ecc.), Ottimizzazione dei parametri di processo o sostituendo i processi di trattamento per migliorare l'effetto della rottura del ciano e
Tendenze di sviluppo e prospettive della tecnologia di cracking del cianuro
Direzione di innovazione tecnologica
La futura direzione tecnologica di innovazione del processo di rottura del cianuro si concentrerà sulla ricerca e lo sviluppo di nuovi ossidanti, l'integrazione e l'automazione dei processi. Nella ricerca e nello sviluppo di nuovi ossidanti, gli scienziati sono impegnati a trovare alternative più efficienti e rispettose dell'ambiente per ridurre l'inquinamento secondario causato dagli ossidanti tradizionali. Ad esempio, alcuni nuovi composti con forti proprietà ossidanti e prodotti di reazione innocui vengono studiati e testati. L'integrazione dei processi è la combinazione organica di più processi di rottura del cianuro, sfruttando i rispettivi vantaggi per migliorare l'efficienza del trattamento e l'efficacia. Ad esempio, integrare l'ossidazione chimica con la biodegradazione, ridurre prima la concentrazione di cianuro attraverso l'ossidazione chimica e quindi purificare ulteriormente la qualità dell'acqua attraverso la biodegradazione. In termini di automazione, vengono utilizzati sensori avanzati e sistemi di controllo per ottenere un monitoraggio in tempo reale e un controllo preciso delle reazioni di cracking del cianuro, riducendo l'interferenza umana e migliorando la stabilità e l'affidabilità dell'elaborazione. Queste innovazioni guideranno lo sviluppo di processi di rottura del cianuro verso una maggiore efficienza, cordialità ambientale e intelligenza.
Requisiti per la protezione ambientale e lo sviluppo sostenibile
Il processo di rottura del cianuro è di grande significato nella protezione ambientale e nello sviluppo sostenibile. Con standard ambientali sempre più severi, il processo di cracking del cianuro deve essere continuamente migliorato per soddisfare i requisiti. Da un lato, è necessario ridurre le emissioni di inquinanti durante il processo di trattamento ed evitare l'inquinamento secondario. Ad esempio, utilizzando ossidanti e processi più puliti per ridurre la produzione di cloro contenenti sottoprodotti. D'altra parte, si dovrebbe prestare attenzione al riciclaggio e al riutilizzo delle risorse. Il cianuro contenente acque reflue può contenere preziosi elementi metallici, che possono essere recuperati e riutilizzati attraverso i processi di rimozione del cianuro per ottenere il massimo utilizzo delle risorse. Inoltre, l'applicazione di processi ecologici come la biodegradazione sarà ulteriormente promossa per ridurre l'impatto sull'ambiente. Il processo di rottura del cianuro non solo soddisfa i requisiti ambientali, ma raggiunge anche un efficace utilizzo delle risorse, contribuendo allo sviluppo sostenibile.
