Производства, связанные с химической и электрохимической обработкой металлов. Краткая характеристика химических и физиологических свойств цианидов, страница 2

1.2 Методы окисления

В настоящее время химические или реагентные методы очистки циансодержащих сточных вод являются наиболее распространенными, так как они относительно просты в эксплуатации и обеспечивают высокую степень очистки.

Наиболее надежным из названных методов является метод окисления цианидов до цианатов, так как при этом группа CN^- полностью разрушается и вторичное загрязнение воды цианидами невозможно [7], [35].

В качестве окислителей как простых, так и комплексных цианидов меди и цинка могут служить: хлорная известь CaOCl₂ , гипохлорит кальция Са(ОС1)₂, гипохлорит натрия NaOCl, озон,  перманганат калия, жидкий хлор С1₂ в щелочной среде и др.

Протекающие при этом реакции окисления описываются следующими уравнениями:

· Окисление простых растворимых ядовитых цианидов гипохлоритом:

CN^- + OCl^-® CNO^- + Cl^-                                                                  (1)

Ввиду того, что окисление цианидов «активным хлором» протекает в две стадии: а) СN^- + ОСl^- ®ClCN + 2ОН^-                                                                                 (2)

б) C1CN + 2ОН^- ® CNO^- + Сl^-+H₂O,                                         (3)

при несоблюдении условии проведения реакции (недостаточная величина рН, недостаточная доза «активного хлора») в растворе может образовываться промежуточный продукт — хлорциан.

·Окисление комплексных растворимых ядовитых цианидов гипохлоритом натрия:

2[Cu(CN)₃]^2- + 7OCl^- + 2OH^- + H₂O ® 6CNO^- + 7Cl^- + 2Cu(OH)₂¯,              (4)

[Zn(CN)₄]^{2 -} + 4OCl^- +2OH^- ® 4CNO^- + 4Cl^- + Zn(OH)₂¯.                             (5)

·Окисление простых растворимых ядовитых цианидов жидким хлором в щелочной среде:

CN^- + С1₂ + 20Н^-® CNO^- + 2С1^- + Н₂О.                               (6)

·Окисление комплексных  растворимых  ядовитых цианидов жидким хлором в щелочной среде:

[Сu (CN)₃]²- + ЗС1₂ + 8ОН^-®3CNO^- + 6С1^- + Сu (ОН)₂¯ +3H₂O.                (7)

·Окисление простых растворимых ядовитых цианидов перманганатом калия:

3CN^- + 2МnО₄^- + Н₂О ® 3CNO^- + 2МnO₂¯+ 20Н^-.               (8)

·Окисление комплексных растворимых ядовитых цианидов перманганатом калия:

3[Сu (CN)₃]^2-+ 7МnО₄^- + 5Н₂0 ® 9CNO^-+ ЗСu (ОН)₂¯ +7Мп0₂¯+4ОН^-.     (9)

·Окисление простых растворимых ядовитых цианидов озоном:

 

CN- + 0₃®CNO- + 0₂.                                    (10)

Окисление комплексного растворимого ядовитого цианида цинка, по-видимому, протекает в щелочной среде по следующим реакциям:

а) гидролиза:

[Zn(CN)₄]^2- + 2OH^- ®  ZnO₂^2-  + 4CN^-+ 2H₂O.                     (11)

б) далее образующийся простой растворимый ядовитый цианид-ион окисляется озоном по реакции:          

CN- + 0₃ ® CNO- + 0₂.                                          (12)

Окисление простых растворимых ядовитых цианидов двуокисью хлора, по-видимому, можно представить следующим уравнением:

                CN^- + 2ОС1₂ - 2ОН^- ® 2С1О₂^-+ CNO^- + H₂O.                              (13)

Окисление комплексных растворимых ядовитых цианидов двуокисью хлора так же предположительно идет по реакции:

5 [Сu (CN)₃]^2- + 7 OС1₂ + 120Н^-® 5Сu(ОН)₂ + 15CNO^- +   7С1- + Н₂О.    (14) 

Образующиеся в результате реакций окисления цианаты CNO^- либо постепенно гидролизуются в воде по уравнению:

CNO^- + 2H₂O®CO₃^2- + NH₄⁺,                                            (15)

либо могут быть окислены до элементарного азота N₂ и двуокиси углерода СО₂ введением реагента в дополнительном количестве.

Окисление цианатов гипохлоритом протекает по реакции:

2CNO^- + ЗОСl- + 3Н⁺ ® 2С0₂ + ЗСl^- + N₂ +Н₂О.                      (16)     

Окисление цианатов жидким хлором осуществляется по реакции:

                  2CNO^- + ЗСl₂ + 40Н- ® 2С0₂+ N₂ + 6С1^- + Н₂О.                    (17)

Окисление цианатов озоном протекает по реакции:

CNO^- + 0₃ + 20Н- ®2СО₃^- + N₂ + ЗО₂ + Н₂О.                 (18)

При выборе той или иной реакции окисления для очистки сточных вод от цианидов следует иметь в виду, что кислород воздуха  О₂ (наиболее дешевый окислитель многих химических соединений) цианиды не окисляет даже в присутствии катализатора [5].