РОЗДІЛ 2
ОБ'ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
В роботі використовувались такі модельні розчини:
- сульфату заліза(ІІ) з концентрацією по іонах заліза(ІІ) від 0.5 до 5 г/дм3;
- сульфату заліза(ІІ) та хлориду заліза(ІІІ) з сумарною концентрацією по іонах заліза від 0.25 до 5 г/дм3 при співвідношенні концентрацій [Fe2+]/[Fe3+] від 0.5 до 3.0;
- сульфату заліза(ІІ) та біхромату калію з сумарною концентрацією по іонах заліза(ІІ) та хрому(VI) від 0.5 до 10 г/дм3 при співвідношенні концентрацій [Fe2+]/[Cr6+] від 3 до 27;
- сульфату заліза(ІІ) та сульфату міді(ІІ) з сумарною концентрацією по іонах заліза(ІІ) та міді(ІІ) від 0.25 до 10 г/дм3 при співвідношенні концентрацій [Fe2+]/[Cu2+] від 1 до 10;
- сульфату заліза(ІІ), хлориду заліза(ІІІ) та сульфату нікелю з сумарною концентрацією по іонах заліза та нікелю від 0.1 до 10 г/дм3 при співвідношенні концентрацій - [Ni2+ : Fe2+ : Fe3+ = (1 - 8) : (9 - 2) : (20)];
- сульфату заліза(ІІ), хлориду заліза(ІІІ) та сульфату цинку з сумарною концентрацією по іонах заліза та цинку від 0.1 до 10 г/дм3 при співвідношенні концентрацій - [Zn2+ : Fe2+ : Fe3+ = (5 - 60) : (95 - 40) : (200)];
- сульфату заліза(ІІ), хлориду заліза(ІІІ), біхромату калію, сульфату міді(ІІ), сульфату нікелю та сульфату цинку з сумарною концентрацією по іонах металів від 0.45 до 10 г/дм3 при співвідношенні концентрацій ?[Fe2++Fe3+]/?[Me] від 23 до 368 та [Fe2+]/[Fe3+] від 0 до 2;
- радіоізотопу Cs-137 з активністю по 137Cs 300 - 450 Бк/дм3.
В роботі також використовувались суспензія магнетиту з концентрацією часток 100 г/дм3, отримана з розчину солей заліза (ІІ) та заліза (ІІІ) в співвідношенні [Fe2+]/[Fe3+]=0.5, та шлам після феритної очистки стічних вод в депо "Оболонь" Київського метрополітену.
2.1. Дослідження процесів нейтралізації та осадження з модельних розчинів
Процес нейтралізації модельних розчинів проводили наступним чином. В розчин об'ємом 100 см3 при інтенсивному перемішуванні дозували реагент (вапно, гідроксид натрію, соду, розчин аміаку) так, щоб рН розчину сягав 7 - 12. При цьому температуру розчину змінювали в залежності від потреб від 10 до 80 ?С. Після цього воду переливали в мірні циліндри об'ємом 100 см3 і знімали криві седиментації часток протягом 1 години. Маточний розчин та утворений осад розділяли декантуванням. В маточному розчині визначали залишкові концентрації іонів важких металів, використовуючи слідуючі методики:
- визначення концентрації іонів Fe(ІІ) та Fe(ІІІ) фотоколориметричним методом з використанням сульфосаліцилової кислоти [153];
- визначення концентрації іонів Сr(VI) фотоколориметричним методом з використанням дифенілкарбазиду [153];
- визначення концентрації іонів Cu(II) фотоколориметричним методом з використанням диетилдітіокарбамінату натрію [154];
- визначення концентрації іонів Ni(II) фотоколориметричним методом з використанням диметилгліоксиму [153];
- визначення концентрації іонів Zn(II) фотоколориметричним методом з використанням кислотного хром темно-синього [153].
Вимірювання магнітних характеристик осаду проводили, використовуючи метод [155]. Схема приладу для вим(рювання в(дносних магн(тних характеристик зображена на рис.2.1.
Робота приладу базується на вимірюванні приросту (ндуктивност( котушки при внесенні в її робочий об'єм зразка суспензії фериту. Величина приросту визначалась за формулою:
L = Li - Lo , (2.1)
де Li - індуктивність котушки при внесенні в неї пробірки з осадом;
Lo - індуктивність котушки до внесення в неї пробірки.
Рис.2.1. Схема приладу для вим(рювання відносних магнітних властивостей коло(дних розчин(в: 1 - котушка (ндуктивност(; 2 - м(ст зм(нного струму; 3 - проб(рка з розчином суспенз(( магнетиту або фериту.
Відносні магнітні властивості осаду розраховували по формулі:
?/?max = L/Lmax, (2.2)
де L - прир(ст індуктивності котушки окремого вимірювання даної серії досліджень
при внесенн( в неї пробірки з осадом;
Lmax - максимальний прир(ст індуктивності котушки з вимірювань даної серії
досліджень при внесенн( в неї пробірки з осадом.
При вивченні процесів відстоювання осадів вимірювався уявний об'єм суспензії шламу. Для всіх зразків магнетиту та феритів границя освітлення досить чітка, що дозволяє з точністю ± 3 % визначати об'єм уявного осаду.
2.2. Визначення фазового складу отриманих осадів.
Осади, що використовувались для визначення фазового складу, отримували при оптимальних умовах проходження процесу феритизації, а саме:
1. ?[Fe2+]+[Fe3+]=1 г/дм3, [Fe2+]/[Fe3+]= 0.5, рН=9.5, t=30 ?C;
2. ?[Cr6+]+[Fe2+]=1 г/дм3, [ Fe2+] / [Сr6+] = 15, рН=9.5, t= 45 ?C;
3. ?[Fe2+]+[Cu2+]=1 г/дм3, [Fe2+]/[Cu2+] = 4, рН=9.5, t=50 ?C;
4. ? [Ni2+]+[Fe2+]+[Fe3+]=1 г/дм3, [Ni2+ : Fe2+ : Fe3+ = 1 : 4 : 10], рН=9.5, t=35 ?С;
5. ? [Zn2+]+[Fe2+]+[Fe3+]=1 г/дм3, [Zn2+ : Fe2+ : Fe3+ = 1 : 19 : 40], рН=9.5, t=50 ?С;
6. ? [Fe2+] + [Fe3+] + [Cu2+] + [Cr6+] + [Ni2+] + [Zn2+] = 0.96 г/дм3, [Cu2+]=[Cr6+]=[Ni2+]=[Zn2+]=10 мг/дм3, [Fe2+]/[Fe3+]=0.84, рН = 9.5, t = 45 ?С.
У всіх випадках для отримання осадів в якості осаджувача використовували NaOH. Відразу після осадження осади відмивали від надлишку солей до досягнення негативної якісної реакції на іони Na+, SO42-, Cl- в промивних водах. Після чого осади відфільтровували, висушували при температурі 50 ?С та подрібнювали в порошок. Фазовий склад отриманих порошків досліджувався методом рентгено-фазового аналізу на рентгеновському дифрактометрі ДРОН-УМ-1 з двома щілинами Солера з фільтрованим Сu - K? - випромінюванням при швидкості зйомки 1?/хв.
2.3. Дослідження процесів рециркуляції магнетиту
При дослідженні процесів рециркуляції магнетиту використовували розчин солей заліза (ІІ) та заліза (ІІІ) в співвідношенні [Fe2+]/[Fe3+]=0.5 з сумарною концентр