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.



КЛАССИЧЕСКАЯ ФИЗИКА НА ГНИЛОМ ФУНДАМЕНТЕ (КАТАСТРОФА В МЕХАНИКЕ )

КЛАССИЧЕСКАЯ ФИЗИКА НА ГНИЛОМ ФУНДАМЕНТЕ (КАТАСТРОФА В МЕХАНИКЕ ) 1.Второй закон Ньютона в катастрофе это неоспоримый факт. 2.Нужно думать, что после такой катастрофы вся классическая физика полетит к чёрту, вместе с физиками, которые попытаются её защищать. 3.Учёные физики всех стран попали в капкан у них дилемма: или они признают теорию Ростовцева или им грозит скамья подсудимых за ложную науку и обман человечества. ...

20 05 2026 7:43:43

ЭКДИСТЕРОИДЫ ВОЛДЫРНИКА ЯГОДНОГО (CUCUBALUS BACCIFER L.)

ЭКДИСТЕРОИДЫ ВОЛДЫРНИКА ЯГОДНОГО (CUCUBALUS BACCIFER L.) Статья в формате PDF 141 KB...

19 05 2026 7:16:34

ВЕЛИКАЯ ТЕОРЕМА ФЕРМА И ФРАКТАЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ

ВЕЛИКАЯ ТЕОРЕМА ФЕРМА И ФРАКТАЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ Статья в формате PDF 243 KB...

17 05 2026 16:46:55

ВЛИЯНИЕ КУРЕНИЯ НА РАЗВИТИЕ АТЕРОСКЛЕРОЗА

ВЛИЯНИЕ КУРЕНИЯ НА РАЗВИТИЕ АТЕРОСКЛЕРОЗА Статья в формате PDF 142 KB...

16 05 2026 7:21:43

ОБ ОДНОЙ МОДЕЛИ РАВНОВЕСИЯ

ОБ ОДНОЙ МОДЕЛИ РАВНОВЕСИЯ Статья в формате PDF 137 KB...

01 05 2026 2:16:16

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА У ДЕТЕЙ С ЗУБОЧЕЛЮСТНЫМИ АНОМАЛИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА У ДЕТЕЙ С ЗУБОЧЕЛЮСТНЫМИ АНОМАЛИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ Исследование позволило выявить несбалансированность иммунной системы на протяжении всего периода активного аппаратурного лечения. Это чётко прослеживается через один и через пять месяцев после фиксации аппарата, а так же в конечном периоде аппаратурного лечения (т.е. через пятнадцать месяцев после фиксации брекетов). Полученные результаты исследования позволяют рекомендовать выделение этих периодов как «критических», требующих проведения иммунокоррегирующей терапии и назначение средств профилактики кариеса зубов. ...

23 04 2026 0:11:56

ЭНЕРГИИ СВЯЗЕЙ ЗАМЕЩЕННЫХ МЕТАНА И ЕГО АНАЛОГОВ

ЭНЕРГИИ СВЯЗЕЙ ЗАМЕЩЕННЫХ МЕТАНА И ЕГО АНАЛОГОВ Статья в формате PDF 126 KB...

19 04 2026 9:46:49

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 ::