Cyaniden: Essentieel, Gevaarlijk, Beheersbaar

De groep van cyanide-bevattende stoffen bestaat voornamelijk uit waterstofcyanide (HCN, blauwzuur), het kaliumzout van blauwzuur (KCN, cyanide) en het calciumzout (Ca(CN)2, calciumcyanide).

Blauwzuur, ook bekend als waterstofcyanide, is een zeer giftige stof die in de natuur voorkomt. Cyanide is een giftige chemische stof die veel wordt gebruikt in de chemische en metaalindustrie. Historisch gezien werd cyanide in de mijnbouw gebruikt om waardevolle metalen zoals goud en zilver uit ertsen te winnen. Ondanks zijn negatieve reputatie heeft cyanide ook gunstige eigenschappen en dient het als een belangrijk ingrediënt in tal van alledaagse producten. Zo wordt het bijvoorbeeld gebruikt bij de productie van vitamines en medicijnen voor aandoeningen zoals hoge bloeddruk. Het is echter belangrijk op te merken dat cyanide alleen aanwezig is tijdens het productieproces en niet in de eindproducten blijft, waardoor deze veilig zijn voor gebruik. Bovendien wordt cyanide vrijgegeven bij de verbranding van PVC en verschillende kunststoffen, en is het aanwezig in voertuigemissies.

Waterstofcyanide (HCN) vindt toepassingen in verschillende industrieën zoals papier, nylon, plastic, textiel en ontsmettingsmiddelen. In de mijnbouw- en metaalsector wordt HCN gebruikt voor de productie van natriumcyanide (NaCN) en kaliumcyanide (KCN). Deze verbindingen spelen een cruciale rol in het elektroplatingsproces van goud en zilver.

Cyaniden spelen een essentiële rol bij de winning van goud uit gesteente in goudmijnen. Ze worden ook gebruikt bij de mijnbouw en zuivering van edelmetalen. Het fijne stof in de verbruikte erts van een goudmijn kan worden opgelost in een oplossing van blauwzuur en vervolgens worden neergeslagen door toevoeging van zinkpoeder. Veel goudzoekers gebruiken actief cyanide in hun zoektocht naar goud. Ondanks zijn toxiciteit kan cyanide onder specifieke omstandigheden en concentraties onschadelijk worden gemaakt. Cyanide is onmisbaar voor de commerciële goudwinning en wordt momenteel beschouwd als de veiligste optie binnen de goudindustrie, aangezien andere alternatieven volgens experts grotere risico's voor het milieu en de menselijke gezondheid met zich meebrengen. Gouderts wordt gewonnen uit de bodem met behulp van hogedrukwaterstralen of door het gesteente te verpulveren. Het is niet eenvoudig om goud uit het ruwe erts te winnen en vervolgens te zuiveren. De winning en zuivering van goud uit zijn ruwe vorm is een uitdagende taak. Dit komt voornamelijk door de lage oplosbaarheid van het metaal en de beperkte reactiviteit met de meeste verbindingen. De meest gebruikte methode omvat de reactie van goud met natriumcyanide, zuurstof en water. De resulterende verbinding, Na[Au(CN)2], wordt verzameld met behulp van actieve kool en vervolgens terug omgezet in metallisch goud door middel van elektrolyse. Gedurende dit proces worden aanzienlijke hoeveelheden natriumhydroxide vrijgegeven. Het cyanideproces dat wordt gebruikt bij goudwinning is echter zeer controversieel vanwege de enorme hoeveelheid afval die het genereert, met 18.000 kilogram geproduceerd voor slechts een tien gram gouden ring. Bovendien is natriumcyanide uiterst giftig en heeft het al lekkageproblemen veroorzaakt bij verschillende mijnbouwactiviteiten.

Waterstofcyanide (HCN), ook bekend als blauwzuur, vindt talloze toepassingen in de (bio)chemische industrie. Het dient als een cruciale C-1 bouwsteen, die een grondstof met één koolstofatoom levert. Dit koolstofatoom speelt een belangrijke rol bij de synthese van diverse stoffen, waaronder bètablokkers voor bloeddrukverlaging, kunststoffen en voedingssupplementen zoals vitamines en essentiële aminozuren. Vanuit het perspectief van groene chemie sluit het gebruik van HCN aan bij de fundamentele principes van duurzaamheid en kan het bijdragen aan milieuvriendelijkere (bio)catalytische processen. Ondanks de kosteneffectiviteit en minimale restbijproducten tijdens de synthese, vormt blauwzuur een ernstig gezondheidsrisico. Blootstelling aan de gasvorm kan fataal zijn voor zowel mensen als dieren. Daarom zijn strikte veiligheidsvoorschriften en voorzorgsmaatregelen, zoals afzuigsystemen, detectieapparatuur en strikte werkplekprotocollen, essentieel voor het transport en de omgang met deze giftige stof in zowel industriële als onderzoeksomgevingen.

Chemische reacties in de chemie kunnen leiden tot de vrijlating van waterstofcyanidegas. Een dergelijke reactie vindt plaats tijdens de productie van hoogwaardig filtermateriaal. Autoclaven worden gebruikt om schuimblokken te vullen met een mengsel van waterstof en zuurstof. Door een gecontroleerde explosie te initiëren, worden de celwanden van het schuim uitgeblazen, waardoor een open structuur ontstaat. Deze open structuur maakt het schuim een ideaal basismateriaal voor hoogwaardige filters. Een nadeel van dit proces is echter de vrijlating van waterstofcyanidegas, dat moet worden verwijderd voordat het gas kan worden uitgestoten. Het gereticuleerde schuim dat door dit proces wordt geproduceerd, dient als basis voor verschillende producten. Het wordt gebruikt als halffabrikaat in geavanceerde geïmpregneerde luchtfilters, fijncellig filters voor batterijen van elektrische auto's en keramische filters voor metaalgieten.

Infraroodspectroscopie werkt op het principe dat moleculen met een significant dipoolmoment in staat zijn om infrarood licht te absorberen. Deze energieabsorptie zet de atomen binnen het molecuul in beweging. De mate van absorptie wordt beïnvloed door verschillende factoren, waaronder het aantal atomen in het molecuul en het type binding tussen hen. Elk molecuul heeft unieke kenmerken die bepalen bij welke frequenties het infrarode energie absorbeert.

Wanneer men te maken heeft met gasmengsels die meerdere componenten bevatten, zowel bekende als onbekende, blijkt Fourier Transform Infrarood (FTIR) een uiterst precieze techniek te zijn voor het identificeren en kwantificeren van de componenten die infrarode straling absorberen. De Gasmet FTIR-analysatoren gebruiken geavanceerde software die tot 50 componenten tegelijkertijd kan analyseren, waardoor uitgebreide en betrouwbare resultaten in real time worden geleverd. Dit staat in contrast met NDIR, dat zich uitsluitend richt op een enkele golflengte.

De FTIR-spectrofotometer werkt op basis van de principes van lichtgedrag. In dit instrument wordt een breed spectrum van infraroodfrequenties tegelijkertijd gericht op een halfdoorzichtige spiegel. De helft van het licht gaat door de spiegel, terwijl de andere helft onder een hoek van 90 graden wordt weerkaatst. Het gereflecteerde licht interageert vervolgens met de oorspronkelijke spiegel of een beweegbare tweede spiegel, waarvan de precieze positie wordt bepaald door een laser. Naarmate het licht voortschrijdt, ondergaat het versterking en uitdoving. Bij het opnieuw bereiken van de halfdoorzichtige spiegel, interfereren de gereflecteerde lichtstralen met elkaar, waardoor een interferentiepatroon ontstaat dat door een sensor wordt gedetecteerd. Dit interferentiepatroon biedt waardevolle inzichten in de samenstelling van de geanalyseerde stof.

Het interferogram wordt geanalyseerd door de positie van de tweede spiegel te plotten tegen de gedetecteerde intensiteit en vervolgens een numerieke Fourier-transformatie te ondergaan. Deze transformatie helpt bij het identificeren van de specifieke golven, samen met hun frequenties en amplitudes, die het interferogram vormen. De verkregen gegevens worden visueel weergegeven als een transmissiespectrum, waarin de frequenties van de golven worden getoond.

Voor meer informatie over Cyanideverwijdering, zie onze HCN Scrubber.