ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕАГЕНТНЫХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Красногорская Н.Н. Сапожникова Е.Н. Набиев А.Т. Головина А.В. Легушс Э.Ф. Пестриков С.В. Статья в формате PDF 120 KB

Принцип рационального природопользования предусматривает минимизацию потребления свежей воды на технологические нужды за счет высокоэффективной очистки сточных вод и организации оборотного водоснабжения.

Машиностроительные и металлообрабатывающие производства являются значительными потребителями водных ресурсов, забирающими из водных источников около 12% свежей воды от общего расхода промышленностью страны. Около половины этого количества расходуется на нужды гальванического производства. Применяемые методы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (Cd2+, Сo2+, Сu2+, Mn2+, Zn2+, Pb2+, Ni2+, Сr3+) свидетельствуют о серьезном загрязнении природной среды и расточительном отношении к ресурсам.

Наиболее распространен реагентный метод, основанный на переводе ионов тяжелых металлов в малорастворимые гидроксиды. В последние годы разработан и получает распространение сульфидный метод, предусматривающий осаждение тяжелых металлов в форме сульфидов. В патентной литературе имеются сведения об эффективности осаждения тяжелых металлов в виде фосфатов.

Целью настоящей работы является сравнение эффективности гидроксидного, сульфидного и фосфатного метода очисти сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Остаточное содержание ионов тяжелых металлов в сточных водах после осаждения их в форме гидроксидов, сульфидов и фосфатов равно растворимости осадка над раствором. Расчет растворимости гидроксидов проведен с учетом образования гидроксокомплексов (на примере двухзарядных катионов)

Для фосфатов и сульфидов учитывались реакции гидролиза анионов:

 

Константы равновесия соответствующих реакций и произведения растворимости (ПР) взяты по литературным данным.

Растворимость гидроксидов металлов (S) описывается уравнением:

 

где К1, К2, ... - ступенчатые константы образования гидроксокомплексов.

Для растворимости фосфатов получено выражение

В этом выражении К1, К2, К3 - ступенчатые константы диссоциации фосфорной кислоты.

Растворимость сульфидов описывается уравнением:

,

где К1, К2 - ступенчатые константы диссоциации сероводорода.

Аналогичным образом получены соответствующие уравнения для растворимости солей трехзарядных катионов (Fe3+ , Сr3+).

Полученные значения S (моль/л) пересчитывались на содержание ионов данного металла в мг/л. Степень очистки сточных вод (СО) характеризовали степенью достижения требований ПДК для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования (СОхпв) и рыбохозяйственного назначения (СОрхн) в соответствии с формулой

.

При значениях СО≥100% очистка сточных вод до требований ПДК достигается, при СО<100% - нет.

Результаты расчетов представлены в табл.

Как следует из полученных данных, сульфидный метод обеспечивает очистку сточных вод в интервале рН, допустимого для сброса сточных вод во все водоемы (6,5-8,5) практически для всех металлов, кроме марганца.

Фосфатный метод обеспечивает аналогичную очистку сточных вод при рН≤8,5 для Pb2+, Fe3+ и Cr3+, а в более щелочных средах (при рН≤11) для Co2+, Cu2+ и Mn2+, причем только для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования. При рН >11 дополнительно могут быть осаждены также ионы Ni2+, Zn2+ и Fe2+.

Таблица. Сопоставительный анализ реагентных методов

Ион металла

Гидроксидный метод

Фосфатный метод

Сульфидный метод

Интервал

рН

СОхпв, %

СОрхн, %

Интервал

рН

СОхпв, %

СОрхн, %

Интервал

рН

СОхпв, %

СОрхн, %

Cd2+

11-13

<1

<1

>11

1

5

6,5-8,5

>100

>100

Co2+

10-12

67

7

10-11

>100

14

6,5-8,5

>100

>100

Cu2+

8-12

>100

<1

7,5-8,5

>100

<1

6,5-8,5

>100

>100

Mn2+

11,2-12,5

100

10

9-10,5

>100

12

>11

100

<1

Ni2+

9,7-10,7

<1

<1

>11

100

10

7,0-8,5

>100

>100

Pb2+

10,5-11,5

<1

2

8-10

100

>100

6,5-8,5

>100

>100

Zn2+

9-11

33

<1

>11

100

1

6,5-8,5

>100

>100

Fe2+

10,5-11

>100

>100

>11

100

30

7,5-8,5

>100

>100

Fe3+

5,5-8,5

>100

>100

6,5-11

>>100

>>100

6,5-8,5

>100

>100

Cr3+

8,5-10

>100

>100

7,5-11

>100

>100

Переход в Cr(OH)3

Гидроксидный метод эффективен для удаления только ионов Fe3+, однако в более щелочных средах могут быть удалены Cu2+ (для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования), Fe2+ и Cr3+.

Таким образом, наиболее эффективным методом является сульфидный; фосфатный метод может быть использован только для определенного состава сточных вод; гидроксидный метод, получивший наибольшее распространение, не обеспечивает необходимой степени очистки сточных вод.






В ОПЕК думают о Красногорске

22 июля в Красногорске многое изменится. Рассматривая вопрос о вступлении России в ОПЕК, страны картеля решили открыть свое представительство именно в Красногорске, на улице Жадова. Сергей Эдуардович Приходько, как официальный представитель Администрации Президента, высоко оценил этот шаг, а Александр Зинин , будущий глава представительства, пообещал как можно более выгодные результаты для обеих сторон.