2
Работа выполнена на кафедре санитарной техники Монгольского государственного техническою университета (г. Улан- Батор ) и на кафедре общей химии Уральскою государственного технического университета ( г. Екатеринбург).
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 5
1. Обзор литературы 10
1.1. Обработка воды коагулянтами 10
1.1.1. Сточные воды, содержащие ионы металлов 10
1.1.2. Коагулянты и их гидролиз 12
1.1.3. Сгатика сорбции гидроксидами 14
1.2. Очистка сточных вод от 1IAB 19
1.2.1. Классы существующих Г IAB 19
1.2.2. Методы очист ки сточных вод от 1IAB 21
1.2.3. Сорбция Г1АВ неорганическими сорбентами 23
1.3. Применение природных цеолитов в сорбционных
системах 25
1.3.1. Химический состав цеолитов 25
1.3.2. Адсорбгтонные свойства цеолитов 2 7
1.3.3. Использование цеолитов в процессах
водоочистки 31
1.4.11остановка задачи исследования 35
2. Исследование механизма сорбции меди, цинка и
кадмия осадком гидроокиси железа (III) 38
2.1. Методика проведения опытов 38
2.2. Изотермы сорбции металлов 38
2.3. Влияние электролитов на сорбцию металлов 57
2.4. Влияния старения гидроокисного осадка
Fe (III) на сорбцию ионов Cd (II) 65
2.5. Выводы 70
3. Извлечение металлов из водных растворов
с применением цеолита 72
3.1. Методика проведения опытов 72
3.2. Действие различных сред на вымываемость
цеолита 78
3.3. Влияние pH раствора 79
3.4. Влияние массы цеолита на сорбцию металлов 82
3.5. Изотермы сорбции металлов 83
3.6. Кинетика сорбции 88
13
С повышением температуры воды на каждые 10°С константа скорости гидролиза, как и других химических реакций, возрастает по закону Вант-Гоффа в 2...4 раза.
При очистке воды мы имеем дело с относительно малыми концентрациями катионов металлов, а их гидролиз протекает iфактически мгновенно.
Значения pH, при которых продукты гидролиза выделяются в осадок, зависят от ряда физико-химических условий. Согласно (1.1) pH осаждения гидроксидов:
1 1
pH = - lg ан* = — lg I IP - lg Kw lg aMen+ , (1.2)
n n
где Kw - ионное произведение воды, КГ14;
aMen " активность ионов металла в растворе;
ПР - произведение растворимости гидроксида металла.
Из уравнегшя реакции гидролиза (1.1) в соответствии с законом действующих масс следует:
[Ме(ОН)п] [Н*Г
к2= ------------------- . (1.3)
[Ме,|+]
где к2 - константа равновесия.
Г.е. чем больше к2, тем сильнее равновесие смещается в сторону' образования Ме(ОН)п, ЬГ , и гидролиз гфотекает полнее.
Фактические концентрации ионов металлов после осаждения в растворе значительно отличаются от расчетных и могут достигать де-сятков и сотен мг/дм . Это обусловлено тем, что схема гидролиза (1.1) не отражает действительной картины, происходящей в растворах при образовании гидроксидов металлов, которые в основе имеют поливалентный катион.
Необходимым условием для более полнот протекания процесса гидролиза является удаление из сферы реакции образующегося гидроксида железа (III) или гидроксида алюминия, а также связывание
14
ионов Н* в мал о диссоциированные молекулы. С разбавлением коагулянта гидролиз усиливается.
Более полному гидролизу подвержены коагулянты, образующие гидроксида с меньшей константой диссоциации или с меньшим значением произведения растворимости.
Процесс гидролиза можно рассматривать и с другой точки зрения. Катионы металлов сильно гидратированы, и их соединения с водой являются комплексными, содержащими воду в качестве лигандов. Реакции гидролиза таких аквакомплексов можно представить как ступенчатое отщепление протонов от молекул воды [2].
I
Например, для Ре(Н20)6 :
Ре(Н20)63+ «• [Ре(Н2ОМОН)]г1 + Н+
[Ре(Н20)5(ОН)]2+ о 1Ре(Н2ОМОН)Д + Н+
[Ре(Н20)4(0Н)2]+ о [Ре(Н20)3(0Н)з1 + РГ (1.4)
[Ре(Н20)з(0Н)3] О [Ре(Н20)2(0Н)4] ‘ +Н+
Степень гидролиза повышается с разбавлением раствора и увеличением его температуры и рЫ.
Даже эта более сложная схема гидролиза не дает полного представления о составе продуктов гидролиза - гидроксокомплексов (оксигидратов).
Значения pH, при которых продукт гидролиза выделяются в осадок, зависят от ряда физико-химических условий.
1.1.3. Статика сорбции гидроксидами
Качественное описание сорбционных процессов в настоящее время не представляется возможным для всех встречающихся в практике случаев, поэтому основной метод исследования сорбционных явлений - экспериментальный. Экспериментальные данные обычно представляют' в виде изотерм, отражающих зависимость концентрации сорбируемою вещества от сю концентрации в растворе при по-
- Київ+380960830922