مرجع تخصصی آب و فاضلاب

حذف سیانور (CN⁻) از آب و فاضلاب به دلیل سمیت شدید و خطرات جانی آن برای انسان و محیط زیست، از اهمیت حیاتی برخوردار است. سیانور معمولاً در صنایعی مانند معدنکاری (فرآوری طلا و نقره)، تولید پلاستیک، آبکاری فلزات و صنایع شیمیایی یافت می‌شود. در ادامه به روش‌های سنتی و نوین حذف سیانور، بهینه‌سازی، فرمول‌ها و ساختارهای اجرایی اشاره می‌شود:

روش‌های سنتی حذف سیانور:

1. اکسیداسیون شیمیایی (Chemical Oxidation):

   • آلکالاین کلرینیشن (Alkaline Chlorination):
     استفاده از کلر (Cl₂) در محیط قلیایی (pH > 10) برای اکسیداسیون سیانور به سیانات (CNO⁻) و سپس به CO₂ و N₂.

     • فرمول واکنش:

       CN−+Cl2​+2OH−→CNO−+2Cl−+H2​O
     • 2CNO−+3Cl2​+4OH−→2CO2​+N2​+6Cl−+2H2​O

     • مزایا: مؤثر برای غلظت‌های بالا و تبدیل کامل سیانور به مواد بی‌خطر.

     • معایب: نیاز به کنترل دقیق pH و تولید ترکیبات سمی میانی مانند کلروسیانور.

   • پروسس INCO (SO₂/هوا):
     استفاده از گاز SO₂ و هوا در حضور کاتالیست مس برای اکسیداسیون سیانور.

     • فرمول واکنش:

       CN−+SO2​+O2​+H2​O→2CNO−+H2​SO4​

2. ته‌نشینی (Precipitation):

   • استفاده از نمک‌های فلزی مانند آهن (Fe²⁺) یا مس (Cu²⁺) برای تشکیل کمپلکس‌های نامحلول سیانور.

   • فرمول واکنش:

     Fe2++6CN−→Fe(CN)6−4​
   • ↓Fe(CN)64−​+2Cu2+→Cu2​[Fe(CN)6​]

   • مزایا: ساده و کم‌هزینه.

   • معایب: تولید لجن سمی و نیاز به دفع ایمن.

3. تبادل یونی (Ion Exchange):

   • استفاده از رزین‌های تبادل یونی برای جذب انتخابی یون سیانور.

   • فرمول کلی:

     -R-Cl+CN−→R-CN+Cl

   • مزایا: مناسب برای غلظت‌های پایین سیانور.

   • معایب: هزینه بالای رزین و نیاز به احیای دوره‌ای.

روش‌های نوین حذف سیانور:

1. فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs):

   • ترکیب ازن (O₃)، پراکسید هیدروژن (H₂O₂) و اشعه UV برای تولید رادیکال‌های هیدروکسیل (•OH) که سیانور را اکسید می‌کنند.

   • فرمول واکنش:

     CN−+4•OH→CO2​+NH3​+H2​O

   • مزایا: تجزیه کامل سیانور بدون تولید ترکیبات سمی.

2. الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation):

   • استفاده از الکترودهای دی اکسید سرب (PbO₂) یا الماس دوپ شده با بور (BDD) برای اکسیداسیون سیانور.

   • فرمول واکنش:

   • -CO2+NH3+2H++2e →الکترولیز--- CN−+2H2​O

   • مزایا: کنترل دقیق فرآیند و حذف کامل.

3. زیست‌پالایی (Bioremediation):

   • استفاده از باکتری‌های سیانورخوار (مانند Pseudomonas و Bacillus) برای تجزیه سیانور به آمونیاک و کربنات.

   • فرمول تجزیه:

   • HCO3−​+NH3 →میکروب‌ها-- CN−+O2​+H2​O

   • مزایا: سازگار با محیط زیست و کم‌هزینه.

   • معایب: نیاز به شرایط بهینه (دما، pH و زمان ماند).

4. نانو جاذب‌ها (Nanoadsorbents):

   • استفاده از نانوذرات مغناطیسی (Fe₃O₄) یا نانوکامپوزیت‌ها برای جذب انتخابی سیانور.

   • مزایا: ظرفیت جذب بالا و امکان بازیابی جاذب با میدان مغناطیسی.

بهینه‌سازی روش‌ها:

• pH:

  • اکسیداسیون شیمیایی: pH > 10 برای جلوگیری از تشکیل گاز سیانور هیدروژن (HCN).

  • زیست‌پالایی: pH خنثی تا کمی قلیایی (۷–۹).

• غلظت اکسیدان‌ها: استفاده از دوز بهینه کلر یا H₂O₂ برای کاهش هزینه و محصولات جانبی.

• زمان تماس: افزایش زمان تماس در روش‌های جذب سطحی و بیولوژیکی.

• دمای بهینه: ۲۵–۳۵°C برای فعالیت میکروبی.

ساخت و اجرا:

1. طراحی سیستم:

   • انتخاب روش بر اساس غلظت سیانور (مثلاً AOPs برای غلظت‌های پایین و کلرینیشن برای غلظت‌های بالا).

   • سیستم‌های ترکیبی مانند اکسیداسیون + تبادل یونی برای حذف کامل.

2. مواد و تجهیزات:

   • مواد شیمیایی (کلر، H₂O₂)، رزین‌های تبادل یونی، الکترودها، نانوذرات.

   • راکتورهای اکسیداسیون، ستون‌های تبادل یونی یا سیستم‌های الکتروشیمیایی.

3. نصب و راه‌اندازی:

   • نصب سیستم با توجه به استانداردهای ایمنی (به دلیل سمیت سیانور).

   • استفاده از پمپ‌ها و سنسورهای کنترل pH و دما.

4. نگهداری:

   • تعویض رزین‌ها، تمیزکاری الکترودها و نظارت بر کیفیت پساب خروجی.

   • دفع ایمن لجن‌های حاوی سیانور.

نتیجه‌گیری:

روش‌های سنتی مانند آلکالاین کلرینیشن و ته‌نشینی به دلیل سادگی و هزینه پایین، همچنان در صنایع معدنی استفاده می‌شوند. اما روش‌های نوین مانند AOPs، الکتروشیمیایی و نانو جاذب‌ها به دلیل کارایی بالا و سازگاری با محیط زیست، برای حذف سیانور در غلظت‌های پایین و سیستم‌های حساس مناسب هستند. بهینه‌سازی پارامترهایی مانند pH، دما و زمان تماس، نقش کلیدی در افزایش راندمان و کاهش هزینه‌ها دارد. در نهایت، انتخاب روش باید بر اساس نوع سیانور (آزاد یا کمپلکس)، غلظت و مقررات زیست‌محیطی انجام شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب