Реферат: Разработка и обоснование применения очистных сооружений для очистки цианистых сточных вод гальванического цеха предприятия

Несмотря на то, что цианаты в 1000 раз менее токсичны по сравнению с цианидами, все же они требуют дальнейшей нейтрализации, которая может протекать вышеприведенным способом до СО2 и N 2 , либо путем их гидролиза до солей аммония по реакции

CNO - + 2H 2 O +2H + = NH + 4 + H 2 CO 3 .

При рН < 3 реакция гидролиза протекает за 2 минуты.

Гипохлоритный метод окисления цианидов до цианатов применяют при очистке обычных сточных вод гальванических отделений, в которых концентрация цианидов (в пересчете на ионы СN) не превышает 100-200 мг/л.Сточные воды с более высокой концентрацией цианидов (отработанные электролиты) требуют соответствующего разбавления, или др. методов очистки из-за опасности выделения очень ядовитого цианида хлора.

На практике нейтрализацию цианистых сточных вод проводят периодическим или непрерывным методом.Однако существует тенденция к установке, даже в небольших гальванических отделениях, автоматических проточных устройств. Независимо от способа накопления сточных вод в устройствах повсеместно применяемый способ их очистки основан на окислении цианидов до цианатов при рН=10-11 и дальнейшем их окислении до СО 2 и N 2 при рН = 7,5-8,5, либо гидролизе до солей аммония при рН < 3.

Процесс очистки цианистых сточных вод не заканчивается их нейтрализацией содержащихся в них цианистых соединений, т.к. в них еще остаются для удаления соединения тяжелых металлов (цинка, меди, кадмия и др.).Когда сточные воды окисляют методом полного окисления цианидов, то в следующей стадии процесса (окисление цианатов до СО 2 и N 2 ) coздаются благоприятные условия для полного выделения гидроокиси металлов в виде взвеси.При проведении же процесса гидролиза цианатов до солей аммония в кислой среде необходима добавочная нейтрализация кислот, содержащихся в сточных водах для создания условий, благоприятствующих образованию и выделению взвеси гидроокиси металлов.

Т.к. в полнопрофильных гальванических отделениях образуются также и остальные 2 группы сточных вод (хромовых и кислых с основными), то индивидуальное выделение и удаление взвеси тяжелых металлов из цианистых сточных вод не применяют (после нейтрализации цианистых соединений).Такую операцию проводят на смешанных сточных водах.Наиболее часто применяют обработку цианистых сточных вод методом гидролиза, чем их окисление до СО 2 и N 2 .Такой метод более простой и дешевле в эксплуатации.

Конец реакции окисления цианидов до цианатов можно установить определением содержания цианидов аналитическим способом.Практически было установлено, что выдержка в течение 15 мин избытка активного хлора (5-15 мг/л) в сточных водах при рН равном 10,5-11 определяет окончание реакции окисления цианидов.

Вышеописанный метод (реагентный) в настоящее время получил наибольшее распространение в отечественной практике обезвреживания сточных вод гальванических цехов.Основное его достоинство - крайне низкая чувствительность к исходному содержанию загрязнений, а основной недостаток - высокое остаточное солесодержание очищенной воды.Последнее вызывает необходимость в доочистке.

Среди методов очистки сточных вод гальванических цехов, имеющих промышленное значение, кроме уже упомянутых химических методов, внимания заслуживают ионные и электрохимические методы.Каждый из этих методов имеет свои недостатки и преимущества, тем не менее они являются несомненно более современными по сравнению с классическим химическим методом.Основное преимущество - нейтрализация концентрированных сточных вод, получение ценных электролитов и чистой воды, пригодной для повторного использования.С помощью таких методов возможно создание в гальваническом цехе замкнутой системы циркуляции технологической воды и почти полное устранение необходимого слива сточных вод в канализационную систему.

5.2. Электрохимические методы

Применение электрохимических процессов целесообразно для окисления цианидов, очистки растворов хром. кислоты, повышение концентрации и преобразование электролитов, деминерализации растворов.

В процессе электролиза сточных вод, содержащих цианистые соединения, на аноде происходит окисление ионов CN - , а также комплексных ионов, например, [Cu(CN) 3 ] 2- , [Zn(CN) 4 ] 2- и др. по реакции:

CN - + 2OH - - 2e - = CNO - + H 2 O,

[Cu(CN) 3 ] 2- + 6OH - - 7e - = Cu 2+ + 3CNO - + 3H 2 O,

[Zn(CN) 4 ] 2- + 8OH - - 8e - = Zn 2+ + 4CNO - + 4H 2 O,

а на катоде наступает разрядка и выделение катионов металла.

Образующиеся в приведенных реакциях ионы цианата по мере повышения их концентрации окисляются на аноде до СО 2 и N 2 по реакции:

2CNO - + 4OH - - 6e - = 2CO 2 + N 2 + 2H 2 O.

Taк как реакционная среда основная, то на аноде протекает следующая реакция:

4ОН - - 4е - = О 2 + 2Н 2 О.

Если в реакционной среде находятся еще и ионы хлорида, которые ускоряют и облегчают процесс анодного окисления цианидов, то на аноде и вблизи него протекают добавочные реакции:

2Cl - - 2e - = 2Cl; 2Cl = Cl 2 ;

CN - + 2Cl