Цианиды подгруппы Zn - диамагнитные вещества. Получают их при введении ионов CN- в раствор соли соответствующего металла. Наиболее устойчив цианид ртути Hg(CN)2. Он хорошо растворим в воде (в отличие от цианидов других тяжелых металлов), этаноле, жидком NH3.
Цианиды металлов группы IB - CuCN, AgCN и другие, не растворимые в воде, образуются при введении ионов CN- в водные растворы солей. Дают устойчивые гомолигандные комплексные соединения, содержащие от 2 до 4 лигандов CN-, а также гетеролигандные комплексные соединения. Для металлов группы IIIб известны цианиды лантаноидов состава M(CN)3, где М -Се, Pr, Sm, Eu, Но, Yb и M(CN)2, где M - Sm, Eu, Yb, а также комплексные цианиды урана, например K2[UO2(CN)4]. Простые цианиды металлов подгруппы Ti неизвестны.
Среди цианидов металлов группы VB наиболее известны соединения V, образующего простой цианид и различные комплексы с лигандом CN-. Для Nb(V) известны только гетеролигандные координационные цианиды. При взаимодействии NbCl5 с HCN в диэтиловом эфире образуется NbCl4(CN)*(C2H5)2O. Среди координационных соединений на основе цианидов Сг, Mo, W наиболее стабильны производные Сr(III), Mo(IV), W(IV) и W(V), например K3[Cr(CN)6], который получают действием избытка KCN на ацетат Сr(III) в водном растворе. Для Мn(II) синтезированы цаниды смешанного типа и комплексы с мостиковой группой CN.
Для металлов семейства Fe известны простые цианиды общей формулой M(CN)2, где M - Fe, Co, Ni, и комплексные, устойчивые в водных растворах. Многочисленную группу соединений составляют соли гексацианоферратной(II) кислоты H4[Fe(CN)6], полученной в растворе и твердом состоянии, например: K4[Fe(CN)6], KFe[Fe(CN)6] и Fe4[Fe(CN)6]3 - гексацианоферрат(II) железа(III), которые входят в состав пигментажелезная лазурь. Например, при взаимодействии K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль) с солями Fe(II) протекает окислительно-восстановительная реакция:
Fe2+ + [Fe(CN)6]3- → Fe3+ + [Fe(CN)6]4-
Образующаяся турнбуллева синь (Fe4[Fe(CN)6]3), как и берлинская лазурь (Fe4[Fe(CN)6]3), отвечает, в основном, гексацианоферрату(II) железа(III). Замена одного из CN-лигандов в октаэдрическом. комплексе [Fe(CN)6]4- на ацидогруппу или нейтральный лиганд (Н2О, NH3, CO, NO) приводит к образованию гетеролигандных соединений, например пентацианонитрозилийферрата(II) натрия (нитропруссида натрия) - Na2[Fe(CN)5(NO)+]*2Н2О.
Простые цианиды платиновых металлов получены для Ru, Rh, Ir, Pd и Pt. Комплексные цианиды известны для всех платиновых металлов и характеризуются большей устойчивостью по отношению к реакциям гидролиза, окислительно - восстановительным реакциям, замещению группы CN, чем соединений Fe и Со.
Цианиды в гальванотехнике используют для получения металлических покрытий, например применяют Nа3[Си(СN)4], Na2[Zn(CN)4], K[Ag(CN)2] и другие Обработка металлических поверхностей, например Ti или его сплавов цианидов при 800°С, улучшает их механические и антикоррозионные свойства благодаря образованию нитридов или карбидов. Многие цианиды, в основном координационные, используют в качестве катализаторов ряда химических процессов, в производстве пигментов, малярных, типографских красок и других.
Простые цианиды - сильнейшие яды, вызывают удушье вследствие паралича тканевого дыхания, что приводит к сердечной недостаточность [4].
3. Постановка задачи
Выбрать оптимально подходящий метод очистки сточных вод гальванических цехов.
Исходя из следующих нам известных условий:
Расход воды в сутки = 350 м3/сутки
pH=8,9 (среда щелочная)
| Вещество | Концентрация, мг/л | ПДК, мг/л | рН | Нейтральное значение pH |
| СN- | 120,5 | 0,035 | 8,9 | от 6,5 до 8, 5 |
Необходимо снизить концентрацию цианидов до ПДК и незначительно изменить значение pHдо близкого к нейтральному.
4. Выбор и обоснование способа очистки сточных вод
Методы очистки сточных вод
На сегодняшний день существует несколько основных методов. Их применение зависит от степени загрязнения воды и наличия вредных примесей, а так же каждой конкретной ситуации, в которой они используются. Специалисты выделяют следующие методы очистки сточных вод:
1. Механический. Этот метод заключается в отстаивании и фильтрации воды. Для этой цели используются различные сита, решётки, септики, новозоуловители. Поверхностные загрязнения удаляются при помощи нефтеловушек и отстойников. Такой метод очистки сточных вод позволяет произвести очистку до 75%, но так как выделяются исключительно нерастворимые примеси, механический метод не очищает от органических соединений, растворённых в воде. Этот метод является одним из наиболее примитивных, поэтому усложняющиеся требования к чистоте вод потребовали дальнейшего развития технологий очистки.
2. Химический. Сущность химического метода очистки сточных вод состоит в применении различных химических реагентов, вступающих в химические реакции с загрязнителями и превращающих их в нерастворимые осадки. Благодаря химической очистке, количество нерастворимых примесей в воде уменьшается на 95%, однако растворимых – только на 25%. Существенным недостатком этого метода является высокая стоимость химических реагентов, что делает его малодоступным для отдельных лиц. Поэтому химический метод чаще всего используется предпринимателями, чей бизнес связан с производством или крупными заводами и организациями, несущими большой урон окружающей среде и потому берущими на себя ответственность за её сохранность. Такой метод чаще всего применяется в промышленности и производстве.
3. Физико-химический. Этот метод заключается в совокупном применении ультразвука и озона. Такой метод позволяет удалять из воды тонкодисперсные и растворённые неорганические примеси, разрушать плохо окисляемые и органические вещества. Наиболее распространённый вариант такого метода – электролиз. Задача электролиза состоит в разрушении органических веществ в сточных водах. Он же позволяет извлекать из воды и неорганические вещества - различные металлы, кислоты и т.д. Такой способ очистки наиболее эффективен на медных и свинцовых предприятиях, в лакокрасочной промышленности. Очистка с помощью электролиза осуществляется при помощи специальных приборов – электролизеров. Кроме того, существуют и другие физико-химические методы очистки сточных вод – коагуляция, окисление, экстракция, сорбция и т. д. Каждый конкретный метод требует тщательного изучения ситуации и определенного выбора в пользу максимально эффективного, но при этом наиболее безвредного способа очистки. Этот способ очистки особенно привлекателен тем, что обладает обеззараживающим свойством. Такие свойства объясняются конструктивными особенностями очистной системы, в которой применяется озон и ультразвук.
4. Биологический. Этот метод большинство специалистов называют самым эффективным способом очистки воды. Его особенность заключается в использовании особых бактерий, которые влияют на минерализацию загрязнений. Под воздействием этих бактерий все загрязнения распадаются на отдельные компоненты, которые совершенно безвредны для здоровья человека. Этот метод очистки сточных вод является надёжной защитой от загнивания воды, который в то же время и максимально безопасен в экологическом плане. Существует несколько разновидностей биологических устройств, созданных для очистки водоёмов. К ним относятся биофильтры, биологические пруды и аэротенки.
· Биофильтры работают следующим образом: сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой плёнкой, состоящей из бактерий. Именно эта плёнка является источником процессов биологического окисления.
· Биологические пруды используют для очистки воды все живые организмов, обитающие в водоёме.
· Аэротенки представляют собой резервуары огромных размеров, сделанные из железобетона. Бактерии и микроскопические животные активно развиваются в аэротенках, где создана для них подходящая среда: органические вещества сточных вод и избыток поступающего в аэротенки кислорода. Эти бактерии, развиваясь, выделяют ферменты, способные минерализовать органические загрязнения. Ил, состоящий из бактерий, быстро оседает и отделяется от очищенной воды.
Перед тем, как применять биологический метод, нередко рекомендуют применять механическую, а затем и химическую очистку для того, чтобы удалить болезнетворные микробы и бактерии. Часто в этих целях воду очищают жидким хлором или хлорной известью. Можно использовать и другие приемы для дезинфекции, например озонирование, ультразвук и т.д.
5. Комбинированный. Сущность комбинированного метода очистки сточных вод состоит в одновременном использовании двух или более методов очистки для достижения наилучшего результата. Выбор методов очистки и порядка из использования зависит от конкретных особенностей водоёма и степени загрязнения воды. Как правило, в первую очередь используется механическая очистка, удаляющая основную массу нерастворимых неорганических загрязнений. Вторым этапом становится биологическая очистка. В качестве последующей дезинфекции используются методы физико-химической очистки, такие как ультразвук, озонирование, электролиз.
Реагентная очистка циансодержащих сточных вод
Технологические сточные воды в гальванических процессах цинкования, кадмирования, меднения и серебрения содержат высокотоксичные простые и комплексные соединения циана (цианиды): NaCN, KCN, CuCN, Fe(CN)2 – простые цианиды; [Cu(CN)2]-, [Cu(CN)3]2-, [Cu(CN)4]3-, [Zn(CN)4]2-, [Cd(CN)4]2-, [Fe(CN)6]3- , [Fe(CN)6]4-, [Ag(CN)2]- - комплексные цианиды [6].