Характеристика технології обладнання для покращення питної води

CN- + HOCl = CNCl + OH-; (a)

CNCl + 2OH- = CNO- + Сl- + H2O. (б)

Реакція окислення ціанідів до ціанатів протікає в 2 стадії, спочатку утворюється хлорціан, який потім гідролізується до хлорціанатів.

Оскільки хлорціан є сильно отруйливим газом, то в реакційному середовищі необхідно мати такі умови, щоб швидкість реакції (б) була б більше швидкості реакції (а). Такі умови спостерігаються у тому випадку, коли концентрація ціанідів в стічних водах менше 1 г/л, t стічних вод < 50 градусів і pH > 8,5. З досліджень швидкості гідролізу хлорціану виходить, що вона значно залежить від реакції середовища:

рН реакція середовища 8 9 10 11 12

Прод. гідрол.СNCl, ч 20 12 4 1 0,25

Встановлено, що витрата гіпохлориду при окисленні ціанідів до ціанатів також залежить від рН реакційного середовища. При рН рівному 8,5, його витрачається на 35-80% більше, ніж це витікає з розрахунків, а при рН = 11 - на 10% більше. Це пов'язано з витратою гіпохлоріту на подальше окислення частини ціанідів до двоокису вуглецю і азоту:

2CNO- + OCl- + H2O = 2OH- + Cl- + 2CO2 + N2

На кінетику цієї реакції помітний вплив робить концентрація окислювача (гіпохлоріт) і рН реакційного середовища. При рН>10 швидкість її така мала, що після 24 год тільки незначна частина ціанатів піддається подальшому окисленню. У цих умовах значне прискорення реакції досягається тільки при багатократному підвищенні змісті гіпохлороту, що на практиці неможливо, оскільки висока концентрація активного хлору в стічних водах недопустима і вимагає заходів по його видаленню.

При зниженні рН до 7,5-8,5 при невеликому надлишку гіпохлороту (10%) реакція окислення ціанідів закінчується протягом 10-15 хвилин.

Теоретична витрата окислювача, виражена масою активного хлору, що йде на окислення 1 г іонів CN-, утворюваних при дисоціації простих ціанідів до ціанатів, досягає 2,84 г, а при окисленні до СО2 і N2 - 6,2 р. Оскільки в ціаністих стічних водах містяться також комплексні ціаніди різних металів, то для окислення 1 г СN застосовують наступну кількість хлору:

до ціанатів - 3,3 г Cl; до СО2 і N2 - 8,5 г Cl.

Не дивлячись на те, що ціанати в 1000 разів менш токсичні в порівнянні з ціанідами, все ж таки вони вимагають подальшої нейтралізації, яка може протікати вищенаведеним способом до СО2 і N2, або шляхом їх гідролізу до солей амонію по реакції

CNO- + 2H2O +2H+ = NH+4 + H2CO3.

При рН < 3 реакція гідролізу протікає за 2 хвилини.

Гіпохлоритний метод окислення ціанідів до ціанатів застосовують при очищенні звичайних стічних вод гальванічних відділень, в яких концентрація ціанідів (у перерахунку на іони СN) не перевищує 100-200 мг/л. Стічні води з вищою концентрацією ціанідів (відпрацьовані електроліти) вимагають відповідного розбавлення, або ін. методів очищення із-за небезпеки виділення дуже отруйного ціаніду хлору.

На практиці нейтралізацію ціаністих стічних вод проводять періодичним або безперервним методом. Проте існує тенденція до установки, навіть в невеликих гальванічних відділеннях, автоматичних проточних пристроїв. Незалежно від способу накопичення стічних вод в пристроях повсюдно вживаний спосіб їх очищення заснований на окисленні ціанідів до ціанатів при рН=10-11 і подальшому їх окисленні до СО2 і N2 при рН = 7,5-8,5, або гідролізі до солей амонію при рН < 3.

Процес очищення ціаністих стічних вод не закінчується їх нейтралізацією ціаністих з'єднань, що містяться в них, оскільки в них ще залишаються для видалення з'єднання важких металів (цинку, міді, кадмію і ін.). Коли стічні води окисляють методом повного окислення ціанідів, то в наступній стадії процесу (окислення ціанатів до СО2 і N2) створюються сприятливі умови для повного виділення гідроокису металів у вигляді суспензії. При проведенні ж процесу гідролізу ціанатів до солей амонію в кислому середовищі необхідна додаткова нейтралізація кислот, що містяться в стічних водах для створення умов, що сприяють освіті і виділенню суспензії гідроокису металів.

Оскільки в повно профільних відділеннях утворюється також і решта 2 груп стічних вод (хромових і кислих з основними), того індивідуального виділення і видалення суспензії важких металів з ціаністих стічних вод не застосовують (після нейтралізації ціаністих з'єднань). Таку операцію проводять на змішаних стічних водах. Найчастіше застосовують обробку ціаністих стічних вод методом гідролізу, чим їх окислення до СО2 і N2.Такий метод більш простій і дешевше в експлуатації.

Кінець реакції окислення ціанідів до ціанатів можна встановити визначенням змісту ціанідів аналітичним способом. Практично було встановлено, що витримка протягом 15 хв надлишку активного хлору (5-15 мг/л) в стічних водах при рН рівному 10,5-11 визначає закінчення реакції окислення ціанідів.

Вищеописаний метод (реагентний) в даний час набув найбільшого поширення на підприємстві Коростишівське ВУВКГ знешкодження стічних вод гальванічних цехів. Основна його гідність - украй низька чутливість до початкового вмісту забруднень, а основний недолік - високий залишковий солевміст очищеної води. Останнє викликає необхідність в доочистці.

Цікаві статті з розділу

Екологічна характеристика території природного заповідника Кам'яні Могили
Актуальність: у наш час степові екосистеми піддались найбільш сильному антропогенному впливу. Розорювання, зрошення, забудова, вплив хімічних реагентів, монокультура, вітрова та водна ерозія ...

Аналіз еколого-економічної ефективності використання природоохоронних заходів в області охорони атмосферного повітря та поверхневих вод
Проблема охорони навколишнього середовища продовжує залишатись однією з найбільш складних у глобальному аспекті. Особливо гострою вона є у регіонах з високим промисловим потенціалом, де в на ...

Екологія регіону
Екологія людини є міждисциплінарною наукою, яка вивчає закономірності взаємодії людей із навколишнім середовищем, і є спільним науковим підрозділом географії, соціоекології та медицини, що в ...