Данные начала и конца осаждения различных катионов

Вид катиона	Значения рН
начало осаждения*	полное осаждение**
Железо Fe2+	7,5	9,7
Железо Fe3+	2,3	4,1
Цинк Zn2+	6,4	8,0
Хром Cr3+	4,9	6,8
Никель Ni2+	7,7	9,5
Алюминий Al3+		5,2
Кадмий Cd2+	8,2	9,7
* При исходной концентрации осаждаемого иона 0,01 моль/л. ** Значения рН соответствуют остаточной концентрации металла 10-5 моль/л.

Примеры обработки стоков, содержащих соли металлов:

Цинка - Zn²⁺ + 2OH^- ® Zn(OH)₂¯, (171)

или при действии соды -

2ZnCl₂ + 2Na₂CO₃ + H₂O → 4NaCl + CO₂­ + (ZnOH)₂CO₃¯. (172)

Меди - Cu²⁺ + 2OH^- ® Cu(OH)₂ (173)

или

Cu²⁺ + 2OH^- + СO₃^2- ® (CuOH)₂CO₃¯. (174)

Осаждение гидроксида меди происходит при рН = 5,3.

Никеля - Ni²⁺ + 2OH^- ® Ni(OH)₂¯ (175)

или

2Ni²⁺ + CO₃^2- + 2OH^- ® (NiOH)₂CO₃¯, (176)

Ni²⁺ + CO₃^2-® NiCO₃¯. (177)

Свинца - Pb²⁺ + 2OH^- ® Pb(OH)₂¯ (178)

или

2Pb²⁺ + 2OH^- + CO₃^2- ® (PbOH)₂CO₃¯ (179)

или

Pb²⁺ + CO₃^2- ® PbCO₃¯. (179)

Очистка стоков от соединений мышьяка проводится по методу химического осаждения его в виде труднорастворимых соединений (арсенаты, арсениты щелочноземельных и тяжелых металлов, сульфи-ды, триоксид мышьяка). Например, при использовании пиролюзита происходит окисление трехвалентного мышьяка:

H₃AsO₃ + MnO₂ + H₂SO₄ ® H₃AsO₄ + MnSO₄ + H₂O, (180)

а затем проводят осаждение мышьяка в виде арсенида марганца при нейтрализации гидроксидом кальция (известковое молоко).

Для обезжелезивания вод используют аэрацию, реагентные методы и др. При аэрации двухвалентное железо окисляется до трехва-лентного:

Fe²⁺ + O₂ + 2H₂O ® Fe³⁺ + 4OH^-, (181)

Fe³⁺ + 3 H₂O ® Fe(OH)₃ + 3H⁺ (182)

или с хлором

2Fe(HCO₃)₂ + Cl₂ + Ca(HCO₃)₂ ® 2Fe(OH)₃¯ + CaCl₂ + 6CO₂­, (183)

или окисление перманганатом калия:

3Fe(HCO₃)₂ + KMnO₄ + 2H₂O ®

3Fe(OH)₃ + MnO₂ + 5CO₂↑ + KHCO_3. (184)

 

Содержание ионов кобальта и кадмия в стоках обычно мало, и при обработке стоков известковым молоком (см. примеры осаждения металлов СО₃^2-) они будут очищены и от растворимых солей кобальта и кадмия.

Удаление из воды марганца может быть осуществлено химическими методами:

1) с использованием перманганата калия (это наиболее простой и эффективный метод):

3Mn²⁺ + 2MnO₄^– + 2H₂O ® 5MnO₂¯ + 4H⁺; (185)

 

2) окислением озоном, хлором или диоксидом хлора, а также при помощи марганцевого катионита (раствор хлорида марганца и перманганата калия пропускают через катионит в натриевой форме):

Na [кат] + MnCl₂ ® Mn[кат] + Na⁺ + 2Cl^-, (186)

Mn[кат] + Me⁺ + MnO₄ ® Me[кат] + 2MnO₂, (187)

где Me⁺–катион Na⁺илиK⁺.

В этих процессах перманганат калия окисляет марганец с образованием оксидов марганца, которые оседают на поверхности зерен катионита. При регенерации катионита осадок восстанавливается раствором перманганата калия.

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Рассмотрите возможные способы осуществления метода нейтрализации, их сравнительные достоинства и ограничения к применению.

2. Дайте сравнительную характеристику возможностей приме-нения в химической очистке сточных вод таких окислителей, как а) хлор и озон, б) пероксид водорода и кислород воздуха.

3. Приведите конкретные примеры реагентной очистки воды, которые включают сочетания: а) окислительных и восстановительных процессов; б) этапов восстановления и осаждения. Оцените достоинства и недостатки технологий.

4. Удаление из воды ионов марганца может быть достигнуто, например: 1) обработкой воды перманганатом калия; 2) аэрацией, совмещенной с известкованием. К какому типу процессов относятся приведенные случаи? Ответ подтвердите уравнениями химических реакций.