Opady chemiczne

Zbiornik sedymentacyjny do uzdatniania wody

Co to jest opady chemiczne?

Opady chemiczne Jest to proces oczyszczania ścieków, w którym substancje chemiczne są dodawane w celu transformacji jonów zanieczyszczeń rozpuszczonych w cząstki stałe. Innymi słowy, polega na generowaniu cząstek osadowych w ściekach przez dodanie chemikaliów.

Główny cel deszczu chemicznego.

Chociaż większość zanieczyszczeń, których stara się wyeliminować, to metale, takie jak kobalt, cez lub rtęć, które tworzą kation (jony z dodatnim obciążeniem), jest również stosowany do eliminowania anionów (jonów z obciążeniem ujemnym), takich jak fluor, cyjankowy i fosforanowy.

Po wytrącaniu stałym konieczne jest wykonanie serii kroków, aby móc oddzielić go od reszty wody. Kroki te obejmują flokulację, sedymentację i rozdział stałego cieczowego.

Równowaga rozpuszczalności i opadów chemicznych

Technika wytrącania chemicznego opiera się na bilansu rozpuszczalności związków jonowych i stałej produktu rozpuszczalności. W większości przypadków stałe, które wytrącą.

We wszystkich przypadkach wytrącania chemicznego utworzone ciało stałe jest nieco rozpuszczalnym związkiem jonowym, który jest w równowadze z jonami w roztworze zgodnie z ogólną reakcją:

Ostateczne stężenie metalu, m, które pozostaje w roztworze, jest określane przez stałą równowagi tej reakcji, a także stężenie anionu, a, które jest dodawane.

Na przykład, Jeśli jest to wodorotlenek, końcowe stężenie metalu będzie zależeć od stężenia jonów wodorotlenku w roztworze, a zatem od pH.

Proces wytrącania chemicznego krok po kroku

Proces wytrącania chemicznego składa się z czterech podstawowych kroków:

Krok 1: Dodanie środka wytrącającego i regulacji pH.

Jest to początkowy etap, w którym dodaje się wybrany środek wytrących (w większości przypadków, jest to wodorotlenek wapnia). PH dostosowuje się, aby zmaksymalizować opady i zoptymalizować końcową czystość wody.

Może ci służyć: Acrilonitrilo: Struktura, właściwości, produkcja, zastosowania

Podczas tego etapu mieszanina jest zwykle bita lub mieszana, aby zapewnić jednolite stężenie wytrącające.

Krok 2: Floculacja.

Ten etap ma na celu umożliwienie małych ciał stałych, które powstają w pierwszym etapie opadów, aby połączyć się cząsteczki, tworząc cząstki lub „kłaczki” (stąd ich nazwa).

Spotują one szybciej w następnym kroku. Aby sprzyjać tworzeniu tych cząstek bez ich łamania, agitacja staje się wolniejsza.

Krok 3: Sedymentacja.

Polega na tym, że mieszanina nowo obróbki wody stał w zbiorniku, aby wszystkie stałe cząsteczki przejść na tło (sedymenta).

Krok 4: Separacja stałego cieczowego.

W większości przypadków separacja stałego cieczy składa się z prostego dekantacji wody, która pozostaje osadem. W innych przypadkach separacja osiąga się poprzez filtrowanie lub nawet odwirowanie wody oczyszczonej, w zależności od niebezpiecznych zanieczyszczeń.

Rodzaje opadów chemicznych

Opady wodorotlenkowe

Jest to najczęstszy rodzaj opadów chemicznych i polega na zwiększeniu pH poprzez dodanie alkalicznego związku, który prawie zawsze jest wodorotlenkiem wapnia (CA (OH)₂).

Zachodząca reakcja chemiczna to:

W poprzedniej reakcji M reprezentuje każde kation metalu, który jest pożądany do wyeliminowania. Solidne, które powstaje w tym przypadku, jest bardzo małym rozpuszczalnym wodorotlekiem.

W przypadku opadów wodorotlenkowych ogólna zasada jest taka, że ​​im większe stężenie OH^- (Im większe pH), tym niższe stężenie metalu pozostają w wodzie, po oczyszczaniu. Innymi słowy, na większe pH, większa końcowa czystość wody.

Wytrącanie siarkami

Ten rodzaj opadów chemicznych jest wykorzystywany głównie do eliminacji metali ciężkich, takich jak ołów lub rtęć, w postaci bardzo małych rozpuszczalnych siarków. Aby to osiągnąć, można go dodać do wody w celu obróbki zarówno rozpuszczalnych, jak i nierozpuszczalnych siarków.

Najczęściej stosowanymi siarczkami są rozpuszczalniki, które obejmują siarkowodór (h₂S) i siarczka sodu (na₂S). Ogólna reakcja wytrącania wynosi:

Może ci służyć: stop

Można również dodać siarczkowy siarczkowy, który jest nierozpuszczalny, ale zapewnia wystarczającą ilość jonów siarczkowych do roztworu, aby wytrącić większość metali ciężkich.

Opady węglanu

Węglany wielu metali są mniej rozpuszczalne nawet niż wodorotlenki i mogą wytrącić ze ścieków przez dodanie węglanu wapnia lub obracanie wodorotlenków bulgoczących dwutlenku węgla w alkalizowanej mieszaninie w alkalizowanej mieszaninie.

Opady cyjanku

W przeciwieństwie do poprzednich przypadków, tutaj staramy się wytrącić cyjanku, który jest anionem, zamiast metalu. Cyjan jest bardzo niebezpiecznym trującym zanieczyszczeniem i można go usunąć ze ścieków poprzez dodanie siarczanu cynku lub siarczanu żelaza, ponieważ tworzy złożone z tymi metaliami, które wytrącą.

Koprecipitation

Koprecypitacja występuje, gdy substancja rozpuszczona wytrąca się wraz z inną. W takich przypadkach pierwsza substancja substancji substancji substancji stałej, gdy powstaje osad innego związku.

To tak, jakby stałe podczas formowania pozostawione po pierwszej substancji substancji rozpuszczonej i wyciąga ją z roztworu. Zjawisko to służy do wyeliminowania niektórych zanieczyszczeń, które są trudne do samodzielnego wytrącania.

Aplikacje

Opady chemiczne są stosowane w niekończących się branżach w celu spełnienia wymagań środowiskowych dotyczących jakości ścieków.

Opady wodorotlenkowe Jest używany w branżach:

• Metalowe wykończenia
• Produkcja złoża nieorganicznego
• Ustawienia
• Produkcja fajerwerków i materiałów wybuchowych
• Emalia porcelanowa
• Wydobywanie węgla
• Przemysł farmaceutyczny, między innymi.

Z drugiej strony, Wytrącanie siarkami Jest stosowany w branży do wyeliminowania zanieczyszczeń, takich jak rtęć, ołów i srebro. Ma to zastosowanie w następujących branżach:

• Przemysł włókienniczy
• Górnictwo
• Sprzęt i zapasy fotograficzne
• Produkcja metali nieżelaznych, między innymi

Oprócz tych branż opady są najważniejszą techniką Oczyszczanie wody chłodzącej reaktorów jądrowych. W tej branży służy do wyeliminowania kationów radioaktywnych, takich jak pluton, Américo, Cesio i inne.

Przykłady opadów chemicznych

Opadów strontu z węglanem wapnia

Reakcja wytrącania w tym przypadku jest:

Może ci służyć: tlenki azotu (NOX)

Reakcja przeprowadza się do optymalnego pH 10,5 i osiąga stężenia tego metalu do 100 razy niższe niż początkowe.

Opady wodorotlenkowe antymonu

Aby wyeliminować antymon ze ścieków, wodorotlenek tytanu może być stosowany jako odczynnik wytrącający. Reakcja to:

Odbywa się to w zakresie pH, który wzrasta od 5 do 8,5, a także zmniejsza stężenie do wartości 100 razy mniej niż początkowe.

Opady cezu za pomocą tetrafenyloboratu

Jest to szczególny przypadek, który umożliwia wytrącanie cesium, alkaliczny metal trudny do wytrącania. Reakcja to:

Używanie tetrafenyloraranu przynosi dwie wielkie korzyści: po pierwsze, co działa praktycznie do dowolnego pH (od pH 1 do 13), a po drugie, że uformowana rozpuszczalność soli pozwala zmniejszyć końcowe stężenie zanieczyszczenia o tysiąc tysiąca tysiąca.

Wytrącanie miedzi za pomocą siarczku sodu

Reakcja wytrącania w tym przypadku jest:

Usuwanie miedzi ścieków za pomocą tej metody jest przeprowadzane przy wartościach pH większych niż 8, a jego stężenie jest zmniejszone o ponad 99%.

Koprecypitacja chromu, ołowiu i cynku z wodorotlenkiem żelazowym i wodorotlenkiem aluminium

W tym przypadku wodorotlenek sodu dodaje się do wody w celu wytrącania się żelaza i aluminium, który jest obecny w postaci wodorotlenku żelazowego (wiara (OH)₃) i wodorotlenek aluminiowy (AL (OH)₃). Kiedy te dwa wodorotlenki wytrąnią się, ciągną część jonów chromu, ołowiu i cynku. Traktowanie tylne siarkowodorem usuwa prawie wszystkie z tych trzech metali.

Bibliografia

1. Wang, L. K., Vaccari, zm. DO., Li i., & Shammas, n. K. (2005). Opady chemiczne. Procesy leczenia fizchemicznego, 141–197. Doi: 10.1385/1-59259-820-X: 141
2. Striebig, ur.DO. (2005). Opady chemiczne. In Encyklopedia Water (red. J.H. Lehr i J. Keeley). https: // doi.Org/10.1002/047147844X.PC101
3. Britannica, t. Editores de Encyclopaedia (2018, 8 lutego). Opady chemiczne. Britannica Encyclopedia. https: // www.Britannica.com/science/chemikalia
4. D. Bhattacharyya, a. B. Jumawan Jr. & R. B. Grieves (1979) Rozdzielenie toksycznych metali ciężkich przez prepretację siarczku, separację nauki i technologii, 14: 5, 441-452, doi: 10.1080/01496397908058096
5. Marina Maya Marchioretto, Harry Bruning & Wim Rulkens (2005) Precyzja metali ciężkich w szlamach ściekowych, separacji naukowej i technologii, 40:16, 3393-3405, doi: 10: 10.1080/01496390500423748