РАСЧЕТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСЛОВИЙ УДАЛЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД
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- Û Mеi(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.
Статья в формате PDF
476 KB...
12 06 2026 9:50:17
Статья в формате PDF
136 KB...
11 06 2026 3:53:35
Статья в формате PDF
112 KB...
10 06 2026 17:41:18
В статье рассматриваются социальный успех, успешность, успешная деятельность, как основные категории самореализации и профессионального роста. Анализируется проблема влияния современного общества на мотивационную сферу личности в деятельности. Представлена модель влияния мотивов «достижения успеха» на трудовую адаптацию личности.
...
09 06 2026 2:34:10
Статья в формате PDF
106 KB...
07 06 2026 17:23:12
Статья в формате PDF
120 KB...
06 06 2026 3:37:45
Статья в формате PDF
119 KB...
04 06 2026 13:17:29
В рамках данной статьи была построена математическая модель старения в форме онтогенетического компромисса процессов канцерогенеза и оксидативного стресса. Старение присуще всем объектам живой и неживой природы. Накопление повреждений в результате оксидативногостресса приводит к зависимому от возраста повреждению тканей, канцерогенезу и, наконец, к старению.С одной стороны, действие активных форм кислорода приводит к повреждению клеток, и, как следствие, к paку. С другой стороны, активные формы кислорода являются средством борьбы с опухолевыми клетками. Компромисс состоит в поддержании уровня свободных радикалов, эффективно подавляющего опухолевые клетки, и в то же время не сильно наносящего вред организму. На основе математической разработана имитационная компьютерная модель старения с возможностью изменений параметров интенсивностей появления опухолевых клеток, размножения, негативного воздействия свободных радикалов, ответа иммунитета. Проведен эксперимент по выявлению максимальной средней продолжительности жизни в зависимости от параметра гомеостатической хаpaктеристики.
...
03 06 2026 23:57:26
Статья в формате PDF
126 KB...
02 06 2026 12:15:49
Статья в формате PDF
262 KB...
01 06 2026 1:26:56
Статья в формате PDF
92 KB...
29 05 2026 12:46:51
Статья в формате PDF
106 KB...
28 05 2026 6:16:58
Статья в формате PDF
165 KB...
26 05 2026 15:14:22
Статья в формате PDF
138 KB...
24 05 2026 2:11:36
Исследовались биохимические показатели гормонально-медиаторного обмена, содержания гликогена и перекисного окисления липидов в печени у крыс, находящихся в течение часа в «Открытом поле». Показано, что первые биохимические изменения анализируемых показателей наблюдаются уже через 3 минуты пребывания животного в экспериментальной камере. Экспериментальное воздействие изменяло активность гистамин-, серотонин- и норадренэргических систем головного мозга, активировало ГГНС и САС, приводило к развитию стрессовой реакции. Пребывание животных в «Открытом поле» снижало уровень гликогена и активизировало процессы ПОЛ в печени.
...
23 05 2026 10:36:17
Статья в формате PDF
112 KB...
22 05 2026 0:17:40
Статья в формате PDF
109 KB...
21 05 2026 5:54:53
Статья в формате PDF
162 KB...
20 05 2026 0:28:53
Исследованы изменения физиологических показателей школьников в условиях их работы за компьютером в течение учебного года. Дан сравнительный анализ изменений физиологических показателей школьников, отличающихся эмоциональной устойчивостью. Получены результаты, свидетельствующие о нeблагоприятном влиянии условий работы за компьютером на школьников младших классов осенью и весной.
...
19 05 2026 16:44:23
Статья в формате PDF
68 KB...
18 05 2026 5:20:22
Обследовано 33 пациента с описторхозом и холелитиазом. Проведена сравнительная оценка некоторых показателей холестеринового, пигментного, белкового обмена в пузырной и печеночной порции желчи у обследованных пациентов до и после терапии бильтрицидом и урсосаном. Выявлено, что у пациентов с описторхозом и холелитиазом в ранние сроки после монотерапии бильтрицидом отмечается увеличение нуклеирующих факторов и литогенных свойств желчи, обусловленных усилением холестаза и гиперпротеинбилией. Назначение урсосана позволяет избежать активации литогенеза и увеличения литогенных свойств желчи в ранние сроки после терапии бильтрицидом.
...
17 05 2026 22:13:20
Статья в формате PDF
87 KB...
16 05 2026 4:46:52
Статья в формате PDF
102 KB...
15 05 2026 6:55:26
Статья в формате PDF
144 KB...
14 05 2026 4:52:45
Статья в формате PDF
113 KB...
13 05 2026 15:25:35
Статья в формате PDF
218 KB...
11 05 2026 0:35:37
Статья в формате PDF
138 KB...
08 05 2026 20:37:30
Статья в формате PDF
103 KB...
07 05 2026 12:57:12
Статья в формате PDF
125 KB...
06 05 2026 14:35:10
Статья в формате PDF
337 KB...
04 05 2026 12:13:27
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 ::
