РАСЧЕТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСЛОВИЙ УДАЛЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

РАСЧЕТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСЛОВИЙ УДАЛЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД

РАСЧЕТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСЛОВИЙ УДАЛЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД

Пестриков С.В. Исаева О.Ю. Сапожникова Е.Н. Легушс Э.Ф. Красногорская Н.Н. Статья в формате PDF 120 KB Литературные данные по растворимости гидроксидов металлов и рН их осаждения, необходимые для оптимизации процессов очистки природных и промышленных вод, немногочисленны и весьма противоречивы. В данной работе предложен простой метод расчета минимальной растворимости гидроксидов металлов в водной среде, а также значений рН, при которых растворимость минимальна.

Равновесие между гидроксидом состава Me(OH)n(тв.) (n - степень окисления металла) с насыщенным водным раствором описывается уравнением:

Me(OH)n(тв.) Û Men+ + nOH- (1)

Помимо реакции (1) над осадком гидроксида металла протекают процессы образования гидроксокомплексов в соответствии со следующим уравнением:

iMеn+ + jOH- Ûi(OH)j (2)

Количественной хаpaктеристикой таких равновесий служат общие константы образования соответствующих комплексов

.

Растворимость гидроксидов с насыщенным водным раствором S равна суммарной концентрации всех гидроксокомплексов металла в растворе, образованных в результате растворения осадка:

   (3)

Концентрацию иона металла Men+ можно найти из произведения растворимости ПР = [Men+]·[OH-], а концентрации гидроксокомплексов - из общих констант образования.

Если предположить, что в области минимальной растворимости металл находится в растворе в виде нейтрального гидроксокомплекса Ме(ОН)n0 и соседних комплексов Ме(ОН)n-1 и Mе(OH)n+1, то в соответствии с уравнением (3) растворимость гидроксидов Ме(II) и Me (III) будет определяться выражениями:

SII = [Mе(OH)+] + [Mе(OH)20] + [Mе(OH)3-]              (4)

SIII = [Mе(OH)2+] + [Mе(OH)30] + [Mе(OH)4-]            (5)

С учетом выражений для произведения растворимости и общих констант образования гидроксокомплексов уравнения (4), (5) принимают форму:

SII = ПР∙b11∙[ОH-]-1 + ПР∙b12 + ПР∙b13∙[ОH-]               (6)

SIII = ПР∙b12∙[ОH-]-1 + ПР∙b13 + ПР∙b14 ∙[ОH-]             (7)

Известно, что для ионов металлов растворимость как функция рН проходит через минимум. Значение Smin определяется из условия .

Продифференцировав уравнения (6), (7) по рН, получаем

 - ПР∙b11∙[ОH-]-2 + ПР∙b13 (8)

 - ПР∙b12∙[ОH-]-2 + ПР∙b14 (9)

Очевидно, что уравнение (8) равно нулю при , а уравнение (9) при .

Приблизительный интервал начальных и конечных значений рН, соответствующих Smin можно найти из предположения, что рНнач. соответствует равенству [Ме(ОН)n0] = [Ме(ОН)n-1], а рНкон. - [Ме(ОН)n0]=[Mе(OH)n+1]. Тогда: для

Ме(ОН)2(тв.) (10)

для

Ме(ОН)3(тв.) (11)

Подставляя в уравнения (4), (5) соответствующие [ОН-], получим выражения для минимальной растворимости гидроксидов Ме(ОН)2(тв.) и Ме(ОН)3(тв.):

    (12)

   (13)

Рассчитанные по уравнениям (12) и (13) значения Smin и значения рН, соответствующие им, для гидроксидов Zn (II), Cu(II), Fe (II), Mn (II), Ni (II), Co (II), Cd(II), Pb (II), Fe (III) и Cr(III) приведены в таблице. Из которой видно, что растворимость гидроксидов изменяется в широких пределах от 5,34·10-5 моль/л для Pb(OH)2 до 3,31·10-10 моль/л для Fe(OH)3. Проанализировав полученные цифры, гидроксиды металлов по растворимости можно расположить в следующий ряд: Pb2+ > Zn2+ > Cr3+ > Co2+ > Cd2+ > Mn2+ > Fe2+ > Ni2+ > Cu2+ > Fe3+.

Таблица 1. Метод расчета минимальной растворимости гидроксидов металлов в водной среде, а также значений рН, при которых растворимость минимальна.

 

Men+

Упрощенный метод расчета

Полный метод расчета

Интервал рН

pHопт.

Smin, моль/л

Интервал рН

pHопт.

Smin, моль/л

Zn2+

7,9 - 11,5

9,7

1,8·10-6

9,5-10,5

10

1,8·10-6

Cu2+

9,3 - 10,5

9,9

3,1·10-10

~10

10

3,2·10-10

Fe2+

10,4 - 11,1

10,8

1,0·10-7

10,5-11

11

1,1·10-7

Ni2+

9,1 - 11,0

10,1

8,2·10-9

10-10,5

10

8,4·10-9

Mn2+

11,6 - 12,6

12,1

1,6·10-7

~13

13

1,1·10-6

Pb2+

9,4 - 10,9

10,2

5,3·10-5

10-10,5

10

6,0·10-5

Co2+

9,2 - 12,7

10,9

3,3·10-7

10-11,5

11

3,3·10-7

Cd2+

10,3 - 12,9

11,6

2,2·10-7

11-12

11,5

2,2·10-7

Fe3+

6,3 - 9,6

8,0

3,3·10-10

7-9

8

3,3·10-10

Cr3+

8,3 - 9,4

8,9

1,6·10-6

8,5-9

9

1,6·10-6

Проанализировав таблицу, можно сделать вывод, что значения минимальной растворимости по упрощенному методу, предложенному в данной работе, и полному методу расчета (с учетом всех гидроксокомплексов) пpaктически совпадают для всех металлов, кроме марганца; интервал рН, при котором растворимость минимальна, рассчитанный по упрощенному методу более широкий, чем интервал, рассчитанный по полному методу. Однако по упрощенному методу можно более точно определить рНопт.

Таким образом, полученные данные позволяют оценить эффективность гидроксидного метода очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, а также усовершенствовать процессы очистки природных и промышленных вод.



О ТИПАХ И ВИДАХ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ КУЛЬТУРЫ

О ТИПАХ И ВИДАХ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ КУЛЬТУРЫ Статья в формате PDF 151 KB...

29 06 2026 6:17:11

ПОРАЖЕНИЕ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ GIBELLINA CEREALIS PASS

ПОРАЖЕНИЕ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ GIBELLINA CEREALIS PASS Статья в формате PDF 113 KB...

26 06 2026 1:40:21

РОЛЬ АУДИТОРИИ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

РОЛЬ АУДИТОРИИ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ Статья в формате PDF 108 KB...

24 06 2026 21:44:22

МОДЕЛЬ ГЕОДАННЫХ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТОМ

Статья в формате PDF 225 KB...

17 06 2026 2:55:30

Взаимовлияние многолетних трав в агрофитоценозах

Взаимовлияние многолетних трав в агрофитоценозах Статья в формате PDF 107 KB...

15 06 2026 4:21:54

ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЗАИМНОЙ ТОРГОВЛИ В СИСТЕМЕ СТРАН БРИКС + ИРАН

ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЗАИМНОЙ ТОРГОВЛИ В СИСТЕМЕ СТРАН БРИКС + ИРАН С использованием инструмента «Bilateral Trade» базы данных Trade Map проделаны матричный анализ взаимной торговли в системе стран БРИКС + Иран за 2001 и 2010 гг. Расчеты показали на существенную трaнcформацию взаимной торговли в системе рассматриваемых стран, в которой Россия значительно ухудшила свои позиции, а Бразилия и Китай – улучшили. Показано также, что Иран гораздо лучше интегрирован во взаимную торговлю со странами БРИКС по сравнению с ЮАР, что даёт ему весомый аргумент для вступления в это объединение стран. ...

14 06 2026 9:45:30

МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ ПРОЕКТЫ (ФИЗИКА, ХИМИЯ, БИОЛОГИЯ) КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ ТВОРЧЕСКИХ СПОСОБНОСТЕЙ УЧАЩИХСЯ

МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ ПРОЕКТЫ (ФИЗИКА, ХИМИЯ, БИОЛОГИЯ) КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ ТВОРЧЕСКИХ СПОСОБНОСТЕЙ УЧАЩИХСЯ В статье рассматривается возможность организации продуктивного, личностно-ориентированного обучения, нацеленного на развитие творческих способностей учащихся, посредством использования межпредметных проектов. ...

09 06 2026 10:47:11

ДИНАМИКА ПАРАМЕТРОВ НАДПОЧЕЧНИКОВ ЧЕЛОВЕКА ПРИ СТАРЕНИИ ПО ДАННЫМ РЕНТГЕН КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ

ДИНАМИКА ПАРАМЕТРОВ НАДПОЧЕЧНИКОВ ЧЕЛОВЕКА ПРИ СТАРЕНИИ ПО ДАННЫМ РЕНТГЕН КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Методом рентген-компьютерной томографии изучены надпочечники 248 мужчин и 203 женщин зрелого (41 – 60 лет), пожилого (61 – 75 лет) и старческого возрастов (76 и более лет). Установлено, что как форма, так и динамика инволюции надпочечников человека проявляют изменчивость и пoлoвoй диморфизм. Выявлена преимущественная возрастная элиминация субъектов с L-формами надпочечников. Полученные результаты можно интерпретировать в пользу предположения о значительной стабильности макропараметров и наличии высокой морфофункциональной устойчивости надпочечников. ...

05 06 2026 14:19:14

ЭНДОЭКОЛОГИЯ И ПРОБЛЕМА ПЕКТИНА

ЭНДОЭКОЛОГИЯ И ПРОБЛЕМА ПЕКТИНА Статья в формате PDF 244 KB...

26 05 2026 19:49:53

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 ::