ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Химическая очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов

Для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, кадмия, цин­ка, свинца, меди, никеля, мышьяка и других веществ наиболее распростра­нены реагентные методы очистки, сущность которых заключается в пере­воде растворимых в воде веществ в нерастворимые при добавлении раз­личных реагентов с последующим отделением их от воды в виде осадков.

В качестве реагентов для удаления из сточных вод ионов тяжелых металлов используют гидроксиды кальция и натрия, карбонат натрия, сульфиды натрия, различные отходы.

Наиболее широко используется гидроксид кальция. Осаждение ме­таллов происходит в виде гидроксидов.

При обработке кислых вод оксидом кальция и гидроксидом натрия ионы цинка, меди, никеля, свинца, кадмия, кобальта, содержащиеся в сто­ках, связываются в труднорастворимые соединения.

Выделение катионов Zn2+ щелочами основано на переводе их в труднорастворимый гидроксид цинка:

Zn2+ + 2OH - ^ Zn(OH)2 і. (5.23)

При действии соды на сточные воды, содержащие соли цинка, обра­зуются гидроксокарбонаты:

2ZnCl2 + 2Na2CO3 + H2O ^ 4NaCl + CO2 + (ZnOH2)CO3 і. (5.24) Очистка сточных вод от меди связана с осаждением ее в виде гидро - ксида или гидроксид-карбоната:

Cu2+ + 2OH - ^ Cu{OH)2, (5.25)

2Cu2+ + 2OH- + CO2- ^ (CuOH)2CO3 і. (5.26)

Возможен процесс извлечения меди из сточных вод осаждением ферроцианидом калия. Этот реагент может быть использован и для осаж­дения других ионов тяжелых металлов.

Очистка сточных вод от никеля основана на выделении его из рас­твора в виде труднорастворимых соединений:

Ni2+ + 2OH - ^ Ni(OH)2 і, (5.27)

Ni2+ + CO32- ^ NiCO3 і. (5.28)

Находящиеся в растворе катионы свинца переводят в осадок в виде одного из труднорастворимых соединений:

Pb2+ + 2OH - ^ Pb(OH)2 і, (5.29)

Pb2+ + CO32- ^ PbCO3 і. (5.30)

Обработка сточных вод щелочными реагентами позволяет снизить содержание тяжелых металлов в растворе до величины, сопоставимых с ПДК для водоемов санитарно-бытового пользования. Более глубокая очи­стка от тяжелых металлов достигается при обработке сточных вод сульфи­дом натрия.

Реакции нейтрализации имеют первый порядок:

Dc/dr = - kl • C, (5.31)

Где C - концентрация соли металла; т - время реакции; k1 - константа

Скорости реакции.

Для очистки воды с высоким содержанием мышьяка применяют ме­тод химического его осаждения в виде труднорастворимых соединений. Для очистки кислородосодержащих соединений мышьяка применяют из­вестковое молоко. Из сильнокислых растворов мышьяк осаждают сульфи­дом натрия, сероводородом. Очистку сульфидно-щелочных стоков от мышьяка проводят сульфатом железа (железным купоросом).

Соединения трехвалентного мышьяка перед осаждением окисляют до пятивалентного. В качестве окислителей используют хлорную известь, хлор, пероксид водорода, азотную кислоту, озон, пиролюзит.

Для очистки от солей железа применяют аэрацию, в процессе кото­рой происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентное:

4 Fe 2+ + O2 +10 H 2O = 4 Fe(OH )3 + 8H +. (5.32)

При высоком содержании железа в воде применяют реагентные ме­тоды. Для этой цели используют хлор, хлорит кальция (хлорную известь), перманганат калия, озон, оксид кальция (известь), карбонат натрия (соду).

При взаимодействии соединений железа с хлором протекает реакция: Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 ^ 2Fe(OH)3 і +CaCl2 + 6CO2 t. (5.33)

Удаление из воды марганца может быть достигнуто: обработкой во­ды перманганатом калия; аэрацией, совмещенной с известкованием; фильтрованием воды через марганцевый песок или марганцевый катионит; окислением озоном, хлором или диоксидом хлора.