Фізико-хімічні основи процесу очищення стічних вод

У разі досягнення значень розчинності в процесі очищення стічних вод забезпечується ГДК 10-1 -10-2 мг/дм3 важких металів. Проте загальновідомо, що при осаджувальному очищенні стічних вод гальванічного виробництва ГДК часто не досягається.

Гідроксиди важких металів, що одержуються при очищенні стічних вод, є сильно обводнюючі (99,5%) опади, розчинність яких залежить від безлічі чинників: рН, сольового складу, іонної сили розчину та інші.

Для з'ясування причин неповного осадження гідроксидів важких металів розглянемо процес їх утворення. З фізико-хімічної точки зору, це направлений гідроліз солей:

Men+ + nH2O = Me (OH) n +nH+ (1.4)

Користуючись цією схемою, розрахуємо значення рН осадження по формулі:

pH= - lg aН+ =lg ПР - lg Kw - lg aMen+, (1.5)

де ПР - коефіцієнт розчинності

Кw - іонний коефіцієнт води, 10-14

аМеn+ - активність іонів металів в розчині.

Залежність рН осадження від активності іонів металу в розчині приведена на рисунку 1.1

Рисунок 1.1 - Залежність рН почала утворення гідроксидів важких металів від активності металів в розчині.

Значення рН початку осадження, розраховані на підставі усереднених показників, а також значення рН, необхідні для забезпечення заданих залишкових концентрацій, приведені в таблиці 1.2

Таблиця 1.2 - Розрахункові показники осадження гідроксидів

Фактичні концентрації іонів металів після осадження значно відрізняються від табличних і можуть досягати десятків і сотень мг/дм3. Це обумовлено тим, що схема (рівняння - 1.4) не відображає дійсної картини, що відбувається в розчинах при утворенні гідроксидів важких металів, які в основі мають полівалентний катіон. Гідроліз таких катіонів протікає стадійно, а проміжними з'єднаннями є багатозарядні полікатіони типу [Mem (OH) n] kk (m-n) +. Ці з'єднання мають властивість зберігати свою стійкість аж до значень рН, близьких до рН гідратоутворення. Наприклад, в розбавлених мідьвмісних розчинах при рН=6.7 співіснують три форми продуктів гідролізу: Cu (OH) +, Cu2+ і Cu (OH) 2. При рН вище 7.4 переважаючою формою є нерозчинна форма Cu (OH) 2 з невеликою кількістю розчинної Cu (OH) 2. Ізоелектрична крапка для Cu (II) знаходиться в інтервалі рН=7.6.7.8, яка залежить від якісного складу розчину. Тому навіть незначні відхилення від оптимальних значень рН при очищенні води можуть привести до неповного очищення.

Цікаві статті з розділу

Дослідження якості води в басейні річки Стир
Аналіз сучасного стану водних ресурсів, рівня їх забруднення, екологічного стану є одним із найактуальніших питань сьогодення. Якість води - це сукупність нормованих хімічних і біологічних характерис ...

Еколого-ландшафтні особливості Кордівки (м. Чернігів)
Актуальність. Місто – це антропогенна екосистема, що являє собою концентроване розміщення промислових і побутових споруд, та населення, яке знаходиться на його території. На відміну від сіл ...

Співвідношення особливостей накопичення важких металів в овочах та фруктах в умовах великого міста
У зв’язку з погіршенням в Україні екологічного стану навколишнього середовища постало питання достеменного вивчення і об’єктивної оцінки стану рослинної продукції. У Харкові розроблена і усп ...