ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕАГЕНТНЫХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Принцип рационального природопользования предусматривает минимизацию потрeбления свежей воды на технологические нужды за счет высокоэффективной очистки сточных вод и организации оборотного водоснабжения.
Машиностроительные и металлообpaбатывающие 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) хаpaктеризовали 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) пpaктически 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.
Статья в формате PDF
133 KB...
01 09 2026 21:26:43
Статья в формате PDF
224 KB...
31 08 2026 5:30:32
Статья в формате PDF
111 KB...
30 08 2026 2:15:36
Статья в формате PDF
97 KB...
28 08 2026 20:39:38
Статья в формате PDF
111 KB...
27 08 2026 5:34:44
Статья в формате PDF
105 KB...
26 08 2026 8:58:38
Статья в формате PDF
286 KB...
24 08 2026 20:50:41
Статья в формате PDF
106 KB...
23 08 2026 1:50:31
Статья в формате PDF
125 KB...
22 08 2026 16:11:26
Статья в формате PDF
131 KB...
21 08 2026 4:11:13
Показано значение естественнонаучной составляющей образования для развития способов умственной деятельности у одаренных детей и значение основополагающих знаний естественных наук для будущих поколений.
...
20 08 2026 5:51:12
Статья в формате PDF
266 KB...
17 08 2026 7:14:36
Изучен химический состав травы овса посевного. Качественными реакциями обнаружены аминокислоты, крахмал и флавоноиды. Разработана методика спекторофотометрического определения суммы аминокислот по реакции с нингидрином. Установлено, что в траве овса содержится до 1% аминокислот в пересчете на кислоту глютаминовую.
...
16 08 2026 12:35:24
Статья в формате PDF
265 KB...
15 08 2026 7:19:40
Статья в формате PDF
262 KB...
14 08 2026 11:52:36
Представлены результаты обследования 1547 детей (817 мальчиков и 730 девочек) в возрасте от 3 до 7 лет. Проведен сравнительный анализ компонентного состава тела у детей с различными типами телосложения.
...
13 08 2026 15:59:21
Статья в формате PDF
104 KB...
12 08 2026 18:29:54
Статья в формате PDF
121 KB...
11 08 2026 4:39:23
Статья в формате PDF
119 KB...
10 08 2026 12:20:17
Статья в формате PDF
118 KB...
09 08 2026 3:11:20
Статья в формате PDF
122 KB...
07 08 2026 1:24:42
Статья в формате PDF
275 KB...
06 08 2026 3:20:45
Статья в формате PDF
250 KB...
05 08 2026 23:51:30
Статья в формате PDF
100 KB...
04 08 2026 9:34:38
Статья в формате PDF
267 KB...
03 08 2026 17:27:30
Статья в формате PDF
120 KB...
02 08 2026 3:12:26
Статья в формате PDF
244 KB...
01 08 2026 4:49:24
Статья в формате PDF
116 KB...
31 07 2026 15:33:25
Статья в формате PDF
249 KB...
30 07 2026 8:12:58
Статья в формате PDF
83 KB...
29 07 2026 2:33:45
Статья в формате PDF
266 KB...
28 07 2026 0:19:18
Статья в формате PDF
109 KB...
27 07 2026 8:21:47
Статья в формате PDF
126 KB...
26 07 2026 6:14:40
Статья в формате PDF
100 KB...
24 07 2026 0:45:44
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
