Teicneolaíochtaí Cóireála Do Chiainíd-A bhfuil Fuíolluisce iontu

Tagraíonn Ciainíd go sonrach do chomhdhúile a bhfuil an grúpa -CN nó CN- acu, ina bhfuil nasc trí nasc idir na hadaimh charbóin agus nítrigine. Tugann an nasc triple seo cobhsaíocht shuntasach don ghrúpa ciainíde, rud a ligeann dó a bheith ann mar aonad amháin i ngnáthimoibrithe ceimiceacha. Mar gheall ar an ardchobhsaíocht seo, níl mórán modhanna chun ciainíd a chóireáil ina bhfuil fuíolluisce iontach ó thaobh éifeachtúlacht díghrádaithe de. Tá taighde agus forbairt déanta ag scoláirí intíre agus idirnáisiúnta ar mhodhanna éagsúla chun ciainíd a dhíghrádú-ina bhfuil fuíolluisce, lena n-áirítear modhanna nádúrtha, fisiceacha, ceimiceacha agus bitheolaíocha. Mar sin féin, díríonn na teicneolaíochtaí seo go príomha ar chiainídí inscartha atá saor in aisce nó lag aigéadach, agus tá teicneolaíochtaí chun ciainídí aigéadacha láidre a chóireáil sách gann. Ina theannta sin, is é príomhtháirge na bpróiseas cóireála seo ná cianáit, agus is annamh a thuairiscítear teicneolaíochtaí ar féidir leo ciainíd a mhianrú go hiomlán i ngás nítrigine nó i níotráití. Cé go laghdaítear tocsaineacht cianáit go dtí an míleú cuid de chiainíd, is féidir le carnadh méideanna móra ciaináit a bheith ina chúis le tocsaineacht uisce agus teipeann ar fhuíolluisce na caighdeáin sceite a chomhlíonadh. Roinneann an t-alt seo teicneolaíochtaí traidisiúnta agus teicneolaíochtaí atá ag teacht chun cinn le haghaidh cóireáil ciainíde-ina bhfuil fuíolluisce do ghairmithe cóireála uisce.

Tagann ciainíd-ina bhfuil fuíolluisce ó thrí phríomhfhoinse: ar dtús, próiseas táirgthe na ciainíde féin; sa dara háit, tionscail a úsáideann ciainíd, mar láisteadh ciainíde le haghaidh óir, leictreaphlátála, agus próiseáil miotail; agus sa tríú háit, próisis táirgthe táirgí ceimiceacha eile, amhail plandaí leasacháin, gléasraí gáis, agus gléasraí cóic. Is iad óir agus leictreaphlátála an dá thionscal a ghineann an líon is mó ciainíde ina bhfuil fuíolluisce. Is é an próiseas eastósctha óir is aibí agus a úsáidtear go forleathan ar domhan ná ciaindú. Go ginearálta, gineann cóireáil tonna amháin de thiúchan óir timpeall ceithre thona ciainíde-ina bhfuil fuíolluisce, le tiúchan ciainíde idir 50 agus 500 mg/L, agus uaireanta níos airde fós. Úsáideann oibríochtaí leictreaphlátála réitigh plating ciainíde ard-tiúchana, agus sroicheann tiúchan CN{{{{.} san fhuíolluisce leictreaphlátála chomh hard le 4000 go 100000 mg/L. Ina theannta sin, is foinsí de thiúchan an-ard truaillithe ciainíde iad réitigh sáile dramhaíola a úsáidtear le haghaidh cruaite dromchla cruach, a shroicheann 10% go 15%.

1. Díghrádú Nádúrtha

Is éard atá i gceist le díghrádú nádúrtha ciainíde ná ciainíd a iompar-ina bhfuil fuíolluisce chuig lochán fuíll. Trí mheascán de phróisis fhisiceacha, cheimiceacha agus bhitheolaíocha, laghdaítear an tiúchan ciainíde de réir a chéile, agus deascann iain mhiotail throma amach, ag déanamh cóireála ar an gcianíd-ina bhfuil fuíolluisce. Éilíonn an modh seo lochán fuíll mór agus táirgeann sé droch-chaighdeán eisilteach, rud a fhágann go bhfuil sé deacair cloí le beartais chomhshaoil ​​atá ag éirí níos déine. Ina theannta sin, le blianta beaga anuas, tharla timpistí sábháilteachta agus comhshaoil ​​a bhaineann le linnte fuíll go minic ar fud an domhain. In 2014, mar gheall ar thitim damba fuíll ag mianach Poli Hill i lár na Colóime Briotánach, Ceanada, chuaigh thart ar 10 milliún méadar ciúbach d'fhuíolluisce agus 4.5 milliún méadar ciúbach sloda isteach in aibhneacha le sruth. In 2016, thit damba fuíll ag mianach Ridl sa Chasacstáin de bharr sceitheadh ​​ciainíde, ag truailliú uiscebhealaí níos mó ná 1,000 ciliméadar uaidh agus ag trasnú na teorann isteach sa Rúis. In 2019, mar gheall ar thitim damba fuíll ag mianach Brumadinho sa Bhrasaíl, sceitheadh ​​12 milliún méadar ciúbach d’fhuíolluisce mianaigh, rud a rinne damáiste do 8 gciliméadar agus 250 bás. Mar sin, tá an teicneolaíocht seo céimnithe amach den chuid is mó (ní úsáideann ach roinnt plandaí beaga é fós).

2. Modhanna Fisiceacha

Áirítear ar mhodhanna fisiceacha a úsáidtear go coitianta go príomha asaithe agus malartú ian.

Úsáideann asaithe fórsaí dromchla an adsorbent chun ciainíd a mhealladh ón réiteach ar chomhéadan soladach an adsorbent, rud a fhágann scaradh agus baint as an bhfuíolluisce. Tá an teicneolaíocht seo oiriúnach do-cianíd tiúchana-ina bhfuil fuíolluisce. Tá modhanna asaithe tréithrithe ag ísealchostas, oibriú simplí, agus an cumas ciainíd a athchúrsáil; áfach, éilíonn asaithe timpeallacht pH neodrach, tá roghnaíocht an adsorbent bocht (féadfaidh sé comhpháirteanna eile a ionsú san uisce fuíolluisce), agus tá an cumas adsorbent teoranta, rud a éilíonn athsholáthar go minic. Tuairiscíodh go ndearna gléasra láiste carbóin in Iarthar na hAstráile modh aisghabhála asaithe scála píolótach ar sceithíní ciainíde le tiúchan ciainíde copar agus sóidiam de 85 mg/L agus 158 mg/L faoi seach, ag baint úsáide as roisín asaithe V912 arna fhorbairt ag Institiúid Taighde Geolaíochta na Fraince. Ba é an toilleadh cóireála ná 10 m³/d, agus bhí an tiúchan de chiainíd in aisce (CN-) san eisilteach níos lú ná 0.5 mg/L.

Úsáideann modhanna malartaithe ian roisíní malartaithe ian chun ciainídí éagsúla atá i bhfoirm anionic i bhfuíolluisce a ionsú. Tá an teicneolaíocht seo go príomha le haghaidh ciainídí casta miotail, mar a thaispeántar sa chothromóid imoibrithe seo a leanas.

Tá asaithe Pb(CN)₄²⁻, Ni(CN)₄²⁻, Au(CN)₂⁻, Ag(CN)₂⁻, Cu(CN)₂⁻, etc., cosúil leis an gceann a thuairiscítear thuas. Tá cumas asaithe níos láidre ag anions tiocianáit ar an roisín ná CN⁻ agus is fusa iad a asaithe ar an roisín. Ar roisíní malartaithe ainiúin bhunúsacha láidir, is mar seo a leanas ord malartaithe na bpríomh-ainions i bhfuíolluisce plandaí ór-cianíde:

Zn(CN)₄²⁻＞Cu(CN)₃²⁻ SCN⁻＞CN⁻＞SO₄²⁻

3. Modhanna Ceimiceacha Áirítear go príomha le modhanna ceimiceacha a úsáidtear go coitianta aigéadú, clóirínú alcaileach, dé-ocsaíd sulfair-ocsaídiú aeir, agus ocsaídiú leictriceimiceach.

Is é aigéadú an modh cóireála is coitianta a úsáidtear i mianaigh óir agus gléasraí leictreaphlátála ciainíde i mo thír. Ar dtús, déantar na solaid deasctha a scagadh agus a dheighilt ón -chiainíd a bhfuil fuíolluisce ann. Déantar pH an fhuíolluisce a choigeartú go thart ar 2 ag baint úsáide as aigéad sulfarach. Ansin, tugtar isteach aer, rud a fhágann go n-eascraíonn an ciainíd san fhuíolluisce mar aigéad hidrocianach. Ós rud é go bhfuil ciainíd an-intuaslagtha i réitigh alcaileach, tá sé absorbed ag tuaslagán alcaileach le linn an phróisis volatilization aigéad hidrocyanic, rud a ghnóthú an ciainíd agus é a athúsáid le haghaidh eastóscadh méine óir. Tá an modh seo oiriúnach chun ciainíd ardtiúchana-ina bhfuil fuíolluisce a chóireáil. Tá an teicneolaíocht seo oiriúnach chun ciainíd ardtiúchana a bhfuil fuíolluisce ann a chóireáil agus tá buntáistí eacnamaíocha áirithe ag baint léi. Mar sin féin, tá an trealamh agus an oibríocht casta, agus tá an infheistíocht ard. Mura leor an chóireáil tosaigh, is gá cóireáil thánaisteach a dhéanamh ar an bhfuíolluisce ag baint úsáide as clóiríniú nó aerú chun caighdeáin urscaoilte a chomhlíonadh, rud a fhágann go bhfuil an próiseas ró-fhada agus a mhéadaíonn costais chóireála.

Nuair a chuirtear ocsaídeoir le ciainíd-ina bhfuil fuíolluisce, gineann sé fochlóirít faoi choinníollacha alcaileach. Ina dhiaidh sin, faoi ghníomh fochlóiríte, déantar ciainíd a ocsaídiú go tapa go clóiríd chiainigin (CNCl). Is substaint an-tocsaineach é CNCl, a éilíonn imoibriú pH níos mó ná 11 chun a chinntiú go dianscaoileadh clóiríd cianaigine isteach i gcianáit eile, nach bhfuil chomh tocsaineach (cosúil le NaCNO), a ocsaídítear go hiomlán le dé-ocsaíd charbóin agus nítrigin. Ag an am céanna le baint ciainíde, is féidir le hiain miotail san fhuíolluisce deascáin hiodrocsaíde a fhoirmiú faoi choinníollacha alcaileach.

Déantar modhanna clóiríniúcháin alcaileach a roinnt tuilleadh i-céimeanna agus dhá chéim. Taispeántar thíos imoibriú dé-ocsaíd chlóirín agus clóirín i bpróiseas aonchéime chun ciainíd a chóireáil-ina bhfuil fuíolluisce.

Sa phróiseas aonchéime, tá 1.04 g de dhé-ocsaíd chlóirín ag teastáil chun 1 g de chiainíd a bhaint.

Baineann an chéad chéim den mhodh dhá chéim le húsáid oibreán ocsaídeach, mar chlóirín nó fochlóirít sóidiam, faoi choinníollacha alcaileach (pH Níos mó ná nó cothrom le 11) chun ciainíd a ocsaídiú go ciaináit (tá ciaináit i bhfad níos lú tocsaineach ná ciainíd). Baineann an dara céim le níos mó clóirín nó fochlóirít sóidiam a chur leis, ach an uair seo faoi choinníollacha pH níos ísle (pH 7-8), chun an cianáit a ocsaídiú tuilleadh go dé-ocsaíd charbóin nó nítrigine. Taispeántar an t-imoibriú sa dara céim thíos (is féidir le copar san fhoirmle a bheith ina mhiotail eile, mar airgead nó since).

Is modh aibí é clóirínú chun fuíolluisce a chóireáil ina bhfuil ciainíd, le torthaí cóireála maith, agus comhlíonann an fuíolluisce cóireáilte na caighdeáin sceite. Mar sin féin, tá sé sách casta oibriú, is modh cóireála inchaite amháin é, agus tá costais arda aige.

D'fhorbair an comhfhiontar SAM de chuid SAM, Inco, an modh ocsaídiúcháin aeir dé-ocsaíd sulfair, ar a dtugtar an modh Inco freisin, i 1982 (a fuair an Bhrasaíl níos déanaí). Úsáideann an teicneolaíocht seo meascán de SO2 agus aer mar ocsaídeoir agus copar mar chatalaíoch, ag rialú an pH idir 8 agus 10 chun ciainíd shaor a ocsaídiú go roghnach agus chun ciainíd indeighilte a ocsaídiú go roghnach chun ciaináit. Ag an am céanna, deascann an miotail ón tuaslagán mar hiodrocsaíd, mar a thaispeántar san íomhá thíos.

Is féidir leis an modh ocsaídiúcháin aeir dé-ocsaíd sulfair ráta bainte ciainíde os cionn 99.9% a bhaint amach agus miotail throma in uisce a laghdú go dtí faoi bhun 1 mg/L. I gcomparáid leis an modh clóirínithe alcaileach, tá buntáistí aige amhail trealamh simplí, infheistíocht íseal, agus costais imoibrí íseal, rud a fhágann go bhfuil sé ar cheann de na modhanna is coitianta a úsáidtear. De réir staitisticí neamhiomlána, sna sé bliana ó 1984 go 1990, d'úsáid 32 mianaigh óir i Meiriceá Thuaidh amháin an modh seo. D'éirigh le Mianach Óir Xincheng i Shandong, mo thír, an modh seo a úsáid chun fuíolluisce ciainíde a chóireáil.

Roinntear modhanna ocsaídiúcháin leictriceimiceach i ocsaídiú díreach agus ocsaídiú indíreach. Baineann ocsaídiú díreach amach ciainíd trí ocsaídiú leictrileictreach/leictreoid a laghdú ar dhromchla an leictreoid. Is éard atá i gceist le ocsaídiú indíreach ná ocsaídiú-laghdú idir an leictreoid agus an meán uiscí, ag giniúint fréamhacha hiodrocsaile, radacacha sárocsaíde, agus hidrigin adamhach a ghníomhaíonn ar an gcianíd. Tá an teicneolaíocht seo oiriúnach do réamhchóireáil ciainíde ardtiúchana ina bhfuil fuíolluisce ó ghléasraí leictreaphlátála, áit a bhfuil clóiríniú tánaisteach fós ag teastáil ón bhfuíolluisce cóireáilte. Is cineál modh ocsaídiúcháin chun cinn é ocsaídiú leictriceimiceach; áirítear le teicneolaíochtaí comhchosúla Fenton agus próisis ilchineálacha Fenton.

4. Modhanna Bitheolaíochta Cé go bhfuil ciainíd an-tocsaineach, úsáideann roinnt miocrorgánaigh é fós mar fhoinse nítrigine agus maireann siad. Faigheann na miocrorgánaigh seo cothaithigh riachtanacha amhail carbóin agus nítrigin ó chiainíd, mar Pseudomonas, Acinetobacter, Bacillus, agus Alcaligenes. I gcás roinnt miocrorgánaigh, is é ciainíd fiú a n-aon fhoinse carbóin agus nítrigine. I measc na modhanna bitheolaíocha tá próisis sloda gníomhachtaithe agus scagairí bitheolaíocha (aerú díreach). Chun cóireáil a dhéanamh ar{5}}cianíd ardtiúchan-ina bhfuil fuíolluisce, tá próisis chomhcheangailte amhail ocsaídiú aeir fliuch-próiseas sloda gníomhachtaithe nó sárocsaíd hidrigine-próiseas bith-dhíghrádaithe indéanta go heacnamaíoch.

1. Feabhsuithe ar Theicneolaíocht Téachta
Léiríodh i staidéir a úsáideann FeSO₄ mar théachtach go bhfuil an cóimheas molar Fe²⁺/TCN (cianíd iomlán) ina phríomh-pharaiméadair chun éifeachtúlacht cóireála a chinneadh. Nuair atá an cóimheas molar Fe²⁺/TCN thart ar 2.5, is féidir TCN a bhaint go hiomlán as fuíolluisce oigheann cóic. Straitéis fheabhsaithe amháin is ea sulfáit polyferric (PFS) a chur in ionad an théachtach i gcomhcheangal le polaiméir cationic atá ar fáil ar bhonn tráchtála (níor tugadh ainm an pholaiméir cationic sa tuarascáil). Tá an modh seo curtha i bhfeidhm go tionsclaíoch, a chóireáil ráta sreafa de 75 m³/h. Déantar cóireáil bhitheolaíoch ar an bhfuíolluisce ar dtús, agus tá thart ar 4.0 mg/L de TCN san eisilteach bithcheimiceach. Tar éis cóireála téachta, laghdaítear an tiúchan TCN thart ar 20 uair. Feabhas eile is ea an teicneolaíocht electrocoagulation (electrocoagulation). Is féidir leis an teicneolaíocht seo baint iomlán de 100 mg/L de chiainíd in aisce (fCN) a bhaint amach i bhfuíolluisce insamhlaithe mianaigh, ach níl sé deimhnithe go tionsclaíoch fós.

2. Feabhsú Asaithe Tá iniúchadh déanta ag scoláirí intíre agus idirnáisiúnta ar ábhair éagsúla ar féidir a úsáid mar asaithe le haghaidh ciainíde-ina bhfuil fuíolluisce, lena n-áirítear carbón gníomhachtaithe, hidrigéilí ailgíneacha, agus roisíní orgán-mhiotalacha, ach tá siad ar fad fós sa chéim taighde saotharlainne. Is féidir le hasaithe ísealchostais amháin, arna ullmhú trí dhramhaíl chathrach agus bambú a chomhcharbónú, TCN agus feanól a asú ag an am céanna, ar chostas thart ar 6 yuan/kg, níos ísle ná an méid carbóin gníomhachtaithe ardfheidhmíochta. Is é an pH asaithe is fearr le haghaidh TCN agus feanól ná 8.0–10.0 agus 8.0, faoi seach; mar sin, ag pH 8.0, is féidir baint TCN 80% agus baint feanól 70% a bhaint amach ag an am céanna. Mar sin féin, fiú amháin mar aonad cóireála dara tar éis cóireála bitheolaíoch, tá iarmhair TCN agus feanóil ann fós, a éilíonn cóireáil chun cinn breise.

3. Ard-Mhodhanna Ocsaídiú a Fheabhsú De réir tuairiscí litríochta, is catalaíoch nuálach é ocsaíd mheasctha Cu–Mn, a ghníomhaítear ag 250 céim faoi atmaisféar argóin. Faoi choinníollacha saotharlainne, léirigh an chatalaíoch seo feidhmíocht mhaith i HCN táireach. Áirítear ar chonair an imoibrithe dhá imoibriú chomhthreomhar: ocsaídiú go N₂ agus ocsaídí nítrigine, agus hidrealú go haigéad formach agus amóinia. Réitíonn an staidéar seo an fhadhb a bhaineann le neamhábaltacht ciainíde a thiontú go N₂ i gcóras leictriceimiceach. Comhcheanglaíonn modh eile ocsaídiú H₂O₂ le cavitation hiodrálach. Gineann an próiseas cavitation fréamhacha saor in aisce ar nós ·OH ó uisce. Cé nach sáraíonn éifeachtacht bhaint ocsaídiúcháin H₂O₂ nó cavitation hiodrálach amháin 70%, is féidir le héifeacht sineirgisteacha an dá mhodh beagnach iomlán a bhaint as ciainíd saor le tiúchan tosaigh 100–550 mg/L ó fhuíolluisce insamhlaithe ar scála 10 L. Ina theannta sin, tá modhanna a chomhcheanglaíonn ocsaídiú Na₂S₂O₈ le nialas-flocasúchán valent iarainn (Fe⁰) faoi imscrúdú freisin.

4. Feabhsuithe ar Leictricheimiceacha Bórón-diamant dópáilte (BDD) dé{-anóid eitleáin + catóide graifíte, leictreoidí tíotáiniam le nana-sraitheanna platanam, agus leictreoidí PbO₂ Tá torthaí maithe bainte amach ag gach ceann díobh i dturgnaimh scála saotharlainne{{4}. 5. Feabhsú Modhanna Cóireála Bitheolaíochta
Cuireadh próiseas nuálaíoch cóireála bitheolaíoch bunaithe ar athfhillteacht sloda, is é sin an próiseas "anocsaiceach/aeróbach/anocsa/aeróbach/aeróbach/tionchar céimiúil céim ar chéim", i bhfeidhm faoi choinníollacha tionsclaíocha ag monarcha cóic. Ba é an tiúchan ciainíde sa fuíolluisce bunaidh ná 78.2 mg/L. Tar éis réamhchóireáil chun olaí a bhaint agus cuid de chiainíd a bhaint, laghdaigh an tiúchan ciainíde go 32.1 mg/L, agus creidtear go raibh coimpléisc mhiotail déanta ag roinnt ciainíde. Laghdaigh céim na cóireála bitheolaíocha an tiúchan ciainíde go 0.2 mg/L, rud a d'fhéadfadh, de réir taighde, a bheith bainteach le rannpháirtíocht speiceas *Thiobacillus* agus *Taureobacter*.

Conclúid
Ar an iomlán, tá ciainíd-ina bhfuil fuíolluisce, mar gheall ar a struchtúr cobhsaí, a ard-tocsaineacht, agus a mhoirfeolaíocht chasta, fós ar cheann de na spriocanna is dúshlánaí maidir le truailliú uisce a rialú. Tá córais réasúnta aibí déanta ag teicneolaíochtaí cóireála traidisiúnta i gcleachtas innealtóireachta, ach is mó a dhíríonn siad ar bhaint ciainíde saor in aisce agus ciainíd lag-chasta, go minic ag stopadh ag céim an chiaináit agus ag teip ar fhíor-neamhdhíobháil dhomhain agus aisghabháil acmhainní a bhaint amach. Ar an láimh eile, taispeánann teicneolaíochtaí atá ag teacht chun cinn acmhainneacht shuntasach maidir le cosáin imoibrithe, córais ábhar, agus diansaothrú próisis, ag soláthar smaointe nua chun na dúshláin a bhaineann le ciainíd aigéad láidir agus mianrú iomlán a shárú. Mar sin féin, tá a gcur i bhfeidhm ar mhórscála teoranta go fóill ag fachtóirí ar nós costas, cobhsaíocht agus inoiriúnaitheacht innealtóireachta. Ba cheart go n-athródh treo forbartha ciainíde sa todhchaí ina bhfuil cóireáil fuíolluisce ó-chur chuige amháin teicneolaíochta go dtí "sineirgíocht il-theicneolaíochta, rialú ordlathach, agus-uasmhéadú próisis iomlán." Agus sábháilteacht cóireála á áirithiú, tá sé ríthábhachtach an tuiscint ar mheicníochtaí imoibrithe agus ar chlaochlú agus diúscairt táirgí a neartú, chun uasghrádú a chur chun cinn ó "urscaoileadh comhlíontach" go "riosca-chóireáil atá neamhdhíobhálach don chomhshaol a íoslaghdú." Déanann an t-alt seo athbhreithniú córasach ar theicneolaíochtaí traidisiúnta agus teicneolaíochtaí atá ag teacht chun cinn chun tagairt a sholáthar d'innealtóirí i roghnú próisis, i gcomhcheangal teicneolaíochta, agus i dtaighde agus i bhforbairt nuálaíoch. Táthar ag súil leis freisin go dtiocfaidh dul chun cinn suntasach chun cinn maidir le feidhmchláir mhianraithe agus innealtóireachta ciainíde iomlána a bhaint amach.