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.



ТАЛАНОВ ВАЛЕРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ТАЛАНОВ ВАЛЕРИЙ МИХАЙЛОВИЧ Статья в формате PDF 146 KB...

20 07 2026 0:40:15

АКУСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДРЕВЕСИНЫ РАСТУЩИХ ДЕРЕВЬЕВ

АКУСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДРЕВЕСИНЫ РАСТУЩИХ ДЕРЕВЬЕВ При выборочной обработке произрастающих деревьев первым действием всегда является отбор их по качеству древесины. В связи с этим цель статьи – показать методологическую возможность разработки и уточнения системы акустических показателей древесины (САПД) применительно к действиям отбора растущих деревьев для последующей механической обработки древесины. ...

19 07 2026 10:57:49

ОБЪЕКТ И ПРЕДМЕТ НАУКИ

ОБЪЕКТ И ПРЕДМЕТ НАУКИ Статья в формате PDF 129 KB...

04 07 2026 18:36:52

ГИПОКИНЕЗИЯ И ГИПЕРКИНЕЗИЯ КАК ФАКТОРЫ РИСКА В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

ГИПОКИНЕЗИЯ И ГИПЕРКИНЕЗИЯ КАК ФАКТОРЫ РИСКА В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ В данной статье говориться о морфологических изменениях в стенках крупных артерии мышечного типа и слизистой оболочки желудка крыс в ходе эксперимента, вызванные двигательной активностю и ее ограничением. Основные изменения наблюдались в стенках слизистой оболочки желудка и ее артериях. ...

29 06 2026 9:34:14

ПОЛОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ В ДЕНДРОАРХИТЕКТОНИКЕ НЕЙРОНОВ ЗАДНЕГО КОРТИКАЛЬНОГО ЯДРА МИНДАЛЕВИДНОГО КОМПЛЕКСА МОЗГА

ПОЛОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ В ДЕНДРОАРХИТЕКТОНИКЕ НЕЙРОНОВ ЗАДНЕГО КОРТИКАЛЬНОГО ЯДРА МИНДАЛЕВИДНОГО КОМПЛЕКСА МОЗГА Впервые с использованием метода Гольджи выявлены пoлoвые различия в дендроархитектонике нейронов заднего кортикального ядра МТ мозга пoлoвoзрелых крыс. Показано, что длинноаксонные редковетвистые нейроны у самцов имеют большее число первичных дендритов, а длинноаксонные густоветвистые нейроны обладают большей общей длиной дендритов у самок. ...

25 06 2026 14:39:36

ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ФИНАНСАМИ КОРПОРАЦИИ

ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ФИНАНСАМИ КОРПОРАЦИИ Статья в формате PDF 120 KB...

24 06 2026 14:13:41

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ И НАУЧНОЕ МИРОВОЗЗРЕНИЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ И НАУЧНОЕ МИРОВОЗЗРЕНИЕ Статья в формате PDF 116 KB...

19 06 2026 21:59:13

НАУЧНЫЙ МЕТОД В ОБРАЗОВАНИИ

НАУЧНЫЙ МЕТОД В ОБРАЗОВАНИИ Статья в формате PDF 316 KB...

14 06 2026 11:39:13

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 ::