THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT MÔI TRƯỜNG NGÀNH NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI

Ngày 03 tháng 03 năm 2010

Giới thiệu hệ thống xử lý Cyanua

Bài viết này nhằm cung cấp các thông tin cơ bản về hệ thống xử lý chất thải cyanua cực kì độc hại thường có trong công nghiệp xi mạ. Hệ thống cơ bản được mô tả theo các thông số vận hành chủ yếu.
Có ba giai đoạn trong quy trình mạ cơ bản phát sinh ra chất thải: tẩy gỉ, làm sạch và mạ. Trong bể tẩy gỉ có chứa các dung dịch axit, chủ yếu là H2SO4, HNO2, HCl và HF. Những dung dịch axit này được dùng để tống khứ các chất dơ và oxit kim loại bám trên bề mặt kim loại để đảm bảo điều kiện cho công đoạn mạ đạt hiệu quả. Các bể rửa chứa các dung môi hữu cơ để loại bỏ dầu mỡ hay các nhũ tương hữu cơ có chứa các tác nhân làm ướt. Các bể mạ chứa dung dịch của kim loại cần mạ như axit crom, cadimi oxit hay đồng cyanua. Chất thải từ những công đoạn này chứa các thành phần của các dạng cyanua, crom, axit và kiềm.
Hình 1: hệ thống xử lý cyanua

Nguồn tạo chất thải cyanua chủ yếu từ phần tẩy các dung dịch mạ ở trong bể súc rửa. Những chất thải có mang theo cyanua này cực kì độc hại và cần phải xử lý triệt để trước khi xả vào hệ thống thoát nước.

Ứng dụng

Các chất thải có chứa cyanua luôn được xử lý qua một quy trình hai giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên là oxy hóa cyanua thành cyanat bằng cách sử dụng tác nhân oxy hóa như Clo hay Natri hydroclorit trong môi trường kiềm (pH cao).

Giai đoạn hai là oxy hóa cyanat (ít độc hại hơn cyanua) thành cacbon dioxit và nitơ thông qua việc sử dụng nhiều hơn Clo hay Natri hydroclorit ở pH thấp hơn so với giai đoạn đầu.

Phản ứng hóa học diễn ra trong giai đoạn đầu như sau:

NaCN + 2NaOH + Cl2 ↔ NaCNO + 2NaCI + H2O

Đầu tiên, pH được điều chỉnh và giữ ở mức 10 pH hay cao hơn bằng cách bổ sung xút.

Chú ý: đây là bước xử lý rất quan trọng vì các cyanua clorit (CNCI) hay khí hydrogen cyanit (HCN) có thể sinh ra đồng thời nếu dòng thải có chứa cyanua tiếp xúc với một dung dịch mang tính axit.

Sau khi nâng độ pH, ORP (điện thế oxy hóa khử) sẽ tăng đến khoảng +250mV khi bổ sung chất oxy hóa như HCl vào. Mục đích đo ORP là do sẽ có sự thay đổi nhanh diễn ra (khoảng 50mV) khi tất cả cyanua bị oxy hóa thành cyanit. Phản ứng này thường xảy ra trong vòng 15 đến 30 phút với điều kiện khuấy trộn liên tục.

Chú ý: Giá trị tuyệt đối ORP có thể khác nhau từ quy trình này sang quy trình kia và theo sự thay đổi pH. Do đó, kiểm soát pH rất cần thiết trong toàn bộ quy trình. Cũng vậy, điểm cài đặt ORP thực tế phải được xác định trong từng điều kiện cụ thể.

Phản ứng hóa học diễn ra trong giai đoạn hai như sau:

2NaCNO + 4NaOH + 3Cl2 ↔ 6NaCI + 2CO2 + N2 + 2H2O

Ở bước hai, phản ứng xảy ra ở pH thấp hơn (8.5 đến 9 pH). pH thấp hơn là dấu hiệu bình thường do lượng kiềm đã được tiêu thụ ở giai đoạn đầu. Không nhất thiết phải bổ sung axit để làm giảm pH mà chỉ cần sử dụng NaOH để duy trình pH ở mức này. Chất oxy hóa được cho vào cho đến khi ORP tăng đến khoảng +300mV. Giá trị này có thể khác nhau tùy theo điều kiện xử lý của quy trình.

Thiết bị đo đạc

Đối với hệ thống xử lý cyanua theo như hình 1, các thiết bị đo gồm có 2 sensor pH và 2 sensor ORP cần cho một hệ thống. Bộ điều khiển cần có chức năng on/off và có thể cài đặt điều khiển theo tỉ lệ trong hai mức (set-point). Bộ điều khiển cũng cần có relo alarm để báo động cho người vận hành biết khi hệ thống nằm ngoài mức bình thường.

Đối với hệ thống loại trừ cyanua, sensor ORP với điện cực vàng đặc biệt được khuyên dùng thay vì điện cực platinum. Có hai lý do, đó là điện cực bằng vàng sinh ra điện thế (mV) chênh lệch lớn hơn và không bị hư hại nếu dòng mẫu đo có chứa cadimi hay kẽm.

Một hệ thống kiểm soát đầy đủ do Hach cung cấp bao gồm

















Hai bộ Model sc100™ pH/ORP Controller: LXV401.52.02002







Hai bộ Model DPD2P1 Insertion pH Sensor









Hai bộ Model DRD2P5 Insertion ORP Sensor
Bốn bộ khung lắp sensor (Mounting Hardware Assembly): MH434A00B

Kết luận

Bởi vì mỗi dòng thải có đặc tính riêng nên đầu ra cần được phân tích cẩn thận để đảm bảo hệ thống xử lý hoạt động đúng cách. Có thể có nhiều phản ứng khác xảy ra với chất hữu cơ và kim loại và do đó cần tiêu tôn nhiều chất oxy hóa hơn, thời gian lưu sẽ càng lớn hay các quy trình khác bị thay đổi.

Không có nhận xét nào: