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
163 KB...
17 04 2024 18:14:54
Статья в формате PDF
103 KB...
15 04 2024 20:15:40
Статья в формате PDF
117 KB...
14 04 2024 16:33:38
Статья в формате PDF
113 KB...
13 04 2024 6:44:13
Статья в формате PDF
100 KB...
12 04 2024 9:40:32
Статья в формате PDF
327 KB...
11 04 2024 11:31:11
Статья в формате PDF
125 KB...
10 04 2024 14:28:14
Статья в формате PDF
252 KB...
09 04 2024 21:35:10
Приведены закономерности влияния топографических и почвенных условий прирусловых территорий на прострaнcтвенную структуру видового состава трав и продуктивность пойменных лугов.
...
08 04 2024 9:37:45
На основании анализа прострaнcтвенного размещения редких и уникальных для Кемеровской области растительных сообществ рассматривается возможность оптимизации пpaктического сохранения регионального биоразнообразия. В качестве возможного механизма охраны предлагается вариант локального изменения размеров водоохранных зон путем делегирования органам местного самоуправления права принятия оперативных решений при определении их границ.
...
07 04 2024 10:19:12
Статья в формате PDF
112 KB...
06 04 2024 19:27:43
Статья в формате PDF
119 KB...
05 04 2024 13:39:27
У детей установлено существование ассоциативной связи тяжёлого течения атопического дерматита и атопической бронхиальной астмы с иммуногенетическими параметрами.
...
04 04 2024 14:16:31
Статья в формате PDF
195 KB...
03 04 2024 17:35:17
Статья в формате PDF
262 KB...
02 04 2024 19:36:32
В статье осмысливаются основные теоретические и эстетические аспекты дирижерской и педагогической деятельности С.А. Казачкова и последователей Казанской хоровой школы. Проведен анализ научных трудов С.А. Казачкова включающий осмысление сущности дирижерской профессии, выявление новых тенденций в творчестве, постижение природы дирижерского жеста. Показана сложность профессии дирижера, заключающейся в единении трех аспектов его деятельности: исполнительской, педагогической и управленческой, составляющей основу дирижерского искусства в культурном и эстетическом контексте.
...
31 03 2024 21:16:26
Статья в формате PDF
194 KB...
30 03 2024 2:14:33
Статья в формате PDF
104 KB...
29 03 2024 0:48:54
Статья «Собственность на землю: историографический аспект» представляет собой историографический анализ проблемы отношений собственности на землю с точки зрения различных школ экономической мысли. В ней раскрываются противоречия теории земельной собственности с современной пpaктикой землепользования.
...
28 03 2024 1:57:31
Статья в формате PDF
136 KB...
27 03 2024 16:23:40
Статья в формате PDF
97 KB...
24 03 2024 4:18:42
Статья в формате PDF
250 KB...
23 03 2024 6:58:59
Статья в формате PDF
125 KB...
22 03 2024 2:24:25
Статья в формате PDF
129 KB...
21 03 2024 1:59:44
Статья в формате PDF
103 KB...
20 03 2024 18:48:40
Статья в формате PDF
111 KB...
19 03 2024 11:38:19
В статье рассматриваются вопросы разработки единой системы подготовки спортсменов. Обоснованы четыре взаимообусловленных и неразрывно связанных между собой факторов, от которых зависит прогресс высшего спортивного мастерства. Первый фактор системы подготовки предполагает наличие у спортсменов высоких двигательных и психологических качеств в сочетании с хорошим здоровьем. Второй фактор системы подготовки предполагает совершенную методику спортивной тренировки, систему соревнований и восстановления. Третий фактор системы подготовки предполагает наличие хорошо оборудованных на современном уровне мест для тренировочных занятий, соревнований и восстановления (отдыха). Четвёртый фактор системы подготовки предполагает высокий уровень знаний, педагогическое мастерство тренера, и постоянное самоусовершенствование спортсмена. Приведённые факторы определяют основные принципиальные положения системы подготовки спортсмена. Разработаны и разделены по возрастным группам (от 7 до 20 лет и старше) требования предъявляемые к системе подготовки спортсмена и соревнованиям.
...
18 03 2024 11:48:37
Статья в формате PDF
141 KB...
17 03 2024 6:56:51
Статья в формате PDF 135 KB...
16 03 2024 5:32:41
Понимание физико-химической природы генерации нервного сигнала, путей передачи информации с одной нервной клетки на другую или на мышечную клетку позволит вплотную подойти к объяснению механизма деятельности нервной системы. Нервные клетки передают информацию с помощью сигналов, представляющие собой электрические токи, генерируемой поверхностной мембраной нейрона. Эти токи возникают благодаря движению зарядов, принадлежащих ионам натрия, калия, кальция и хлора.
...
15 03 2024 8:47:42
Статья в формате PDF
253 KB...
14 03 2024 19:13:49
Статья в формате PDF
123 KB...
13 03 2024 11:25:40
С экологических позиций излагается представление о человеке как метасистеме, состоящей из макроскопического (тело) и микроскопического (микробиота) компонентов. Последний определяется как биоценоз микроорганизмов — бактерий, простейших, микроскопических грибов и вирусов, встречающийся у здоровых людей. Приводятся некоторые количественные хаpaктеристики микробиоты человека: общее число микроорганизмов, суммарная биомасса, процентное содержание облигатной, факультативной и транзиторной составляющих, время, за которое происходит смена генерации микроорганизмов. Рассматриваются главные системоообразующие факторы, обеспечивающие целостность микробиоты: структурный, метаболический, генетический и информационный. Анализируются взаимоотношения микробиоты и макроорганизма в нормальных физиологических условиях и при патологии. Обсуждаются механизмы развития дисбиозов и патогенетически обоснованные подходы к их коррекции.
...
12 03 2024 14:43:25
Статья в формате PDF
126 KB...
11 03 2024 13:29:44
Статья в формате PDF
309 KB...
10 03 2024 9:32:34
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 ::
