Очистка от соединений ртути

Сточные воды, загрязненные ртутью и ее соединениями, образуются при производстве хлора и едкого натра, в других процессах электролиза с использованием ртут­ных электродов, на ртутных заводах, в некоторых гальванических производствах, при изготовлении красителей, углеводородов, на пред­приятиях, испол. ртуть как катализатор.

В производственных сточных водах может присутствовать ме­таллическая ртуть, неорганические и органические ее соединения. Неорганические соединения ртути: оксид — HgO. хлорид (сулема) — HgCl₂, сульфат — HgSO4, сульфид (киноварь) — HgS, нитрат — Hg(NO₃), цианид — Hg(CN)2, тиоцианат — Hg(NCS). В неорг соединениях токсичны, главным образом, ионы Hg2+, поэтому наиболее опасны хорошо растворимые и легко диссоциирующие соли.

Органические соединения ртути применяют при консервирова нии древесины, при синтезе металлоорганических соединений, как ядохимикаты, для защиты пластических материалов, бумажной мас­сы и текстиля, казеиновых клеев от плесневых грибков. Органичес­кие соединения ртути весьма токсичны и отличаются от неоргани­ческих солей тем, что не дают реакции на ионы Hg. В водоемах ртуть под влиянием органических соединений, содержащихся в природ­ных водах, превращается в сильнотоксичные соединения. Предель­но допустимая концентрация ртути в водоемах равна 0.005 мг/л

В процессе очистки неорганические соединения ртути восстанав­ливаютдо металлической Hg, которую отделяют от воды отстаи­ванием, фильтрованием или флотацией. Органические соединения ртути сначала окисляют с разрушением соединения, затем катионы ртути восстанавливают до металлической ртути. Для восстановле­ния ртути и ее соединений предложено применять сульфид железа, боргидрид натрия, гидросульфит натрия, гидразин, железный поро­шок, сероводород, алюминиевую пудру и др.

Металлическая Hg м б удалена из сточных вод в процессах отстаивания или фильтрования. Частицы, прошедшие с фильтром или не успевшие осесть, окисляют хлором или NaOCl до HgCl2. Затем воду обрабатывают восстановителем (NaHSO4 или Na2S03) для их удаления и связывания остатков свободного хлора. Ртуть осаждают сульфидом натрия с последующим коагулированием образующегося сульфида ртути хлоридом железа. Очистка м б осуществлена смешанной солью — сульфидом железа и сульфатом бария. Для выделения из сточных вод ртути используют методы восстановления: сульфидом железа, гидросульфидом натрия, гидразином, железным порошком, газообразным сероводородом и др. Широко изучаются сорбционные методы очистки от ртути. Весьма эффект является ионный обмен с винилпиридиновыми сорбентами, емкость которых доходит до 40%. Наиболее распространенным способом удаления растворимых в воде соединений ртути является перевод их в труднорастворимый сульфид ртути и осаждение его.

Произведение растворимости HgS в воде равно 1,6× , что отвечает остаточной концентрации в растворе, равной 2,5× мг/л. Для осаждения Hg в сточные воды сначала добавляют сульфид натрия, гидросульфид натрия или сероводород. Затем обрабатывают воду хлоридами натрия, калия, магния, кальция или сульфитом магния в количестве 0,1 г/л. В этих условиях сульфид ртути осаждается в виде гранул. Для удаления тонкодисперсных коллоидных частичек сульфида ртути целесообразно добавлять коагулянты Al2(S04)3 18H2О, FeSO4×7H2O.

Осадок сульфида ртути отделяют от сточных вод на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах. Отделение HgS до остаточной концентрации 0,001 мг/л можно обеспечить и на угольных фильтрах. Отработанный уголь, сод сульфид ртути, сжигают в печи или подвергают обработке для рекуперации Hg. Для удаления из растворов соединений Hg м использовать и свежеосажденный сульфид железа, который при взаимодействии ионов S2‾ с FeS04×7H20 или FeCl3×6H2O. Для очистки может быть применена и смесь сульфида железа с сульфатом бария при избытке сульфида железа. Растворенные неорг соед Hg м восстанавливать до металлической ртути с последующим отделением из воды.

Кроме методов осаждения для очистки сточных вод от неоргани­ческих соединений ртути могут быть использованы и сорбционные методы.

Изучен процесс образования амальгамы ртути в электрическом поле. Способ пригоден для очистки сточных вод_; содержащих от 0,01 до 100 мг/л соединений ртути. В этом процессе сточная вода фильт­руется через слой стеклянных шаров, покрытых медью или цинком. Шары являются катодом, а наружный корпус аппарата — анодом. При регенерации фильтрующей загрузки производят переполюсовку электродов.

Органические соединения ртути сначала разрушают окислени­ем, например, газообразным хлором. После удаления избытка хлора катионы ртути восстанавливают до металлической или переводят в труднорастворимые сульфиды с последующим удалением осадка.

53. Химическая очистка сточных вод от соединений свинца с использованием 1) оснований; 2) карбонатов; 3) сульфидов. Уравнения и условия реакций. (ПДКв=0,1)
Находящиеся в растворе катионы свинца переводят в осадок в виде одного из трех труднорастворимых соединений:

+ 2OH -=Pb(OH)2↓

2 + 2ОН- + =(РЬОН)2СО3↓,

Pb2+ + =PbC03↓

Началу выпадения в осадок гидроксида свинца соответствует рН = 6,0. Произведение его растворимости равно 1,1× , карбоната свинца — 1,0× . Основной карбонат свинца в воде нерастворим. Приведенные данные показывают, что для очистки от свинца применимы все три метода. Наиболее дешевым из них является получение карбоната свинца с использованием в качестве реагента-осадителя известняка, мела, мрамора. Ввиду того, что они являются твер- дыми минеральными породами, их можно применять в качестве загрузки фильтров, через которые профильтровывают очищаемые стоки. Следует отметить, что при увеличении рН>7 эффект очистки от ионов свинца значительно повышается вследствие появления гидроксид-ионов наряду с карбонат-ионами и образования гидроксид-карбоната свинца. Наибольшая степень очистки достигается при рН = 9,5. Обычно фильтры загружают материалами в виде кусков диаметром 10-80 мм. Скорость фильтрации воды принимают равной 5 м/ч. При высоте слоя доломита на фильтре 1 м степень очистки сточных вод от РЬ2+ составляет 90%. Технология очистки известковым молоком сводится к введению его в сточную воду в необходимом количестве и отделению выпавшего осадка.

произведение растворимости PbS = 6,0·10^-26 при 293 К.

Осаждением из водного раствора Рb²⁺ сероводородом или какими-либо другими сульфидами:

Сульфид свинца можно также получить из свинец-органических веществ, при взаимодействии с органическими соединениями серы (меркаптанов, тиофенов и др.):

54.Химическая очистка сточных вод от соединений меди и цинка (ПДКв Cu -0,1мг/л, Zn – 1,0)

При обработке кислых вод оксидом кальция и гидроксидом натрия ионы указанных тяжелых металлов, содержащиеся в стоках, связываются в труднорастворимые соединения. Состав солей зависит от рН среды. Так, при рН = 7 осаждается гидроксид-сульфат цинка состава ZnSO4×3Zn(OH)2, а при повышении рН до 8,8 составу осадка соответствует формула ZnSO4×5Zn(OH)2, В сильнощелочной среде твердая фаза представляет собой, в основном, гидроксид. При обработке стоков, содержащих соли цинка, гидроксидом натрия дозирование реагента необходимо проводить при строгом контроле за рН обрабатываемого стока с тем, чтобы не создать условий для растворения амфотерных гидроксидов. Выделение катионов Zn2+ щелочами основано на переводе их в труднорастворимый гидроксид цинка: Zn2+ + 2 OH -=Zn(OH)2↓ Произведение растворимости гидроксида цинка составляет 7,1 10~18; началу выпадения в осадок соответствует рН = 5,4. При рН = 10,5 начинается растворение амфотерных гидроксидов цинка, а при достижении рН = 12 происходит образование комплекса: Zn(OH) + 2OH=[Zn(OH)4]

Исходя из этого, очистку следует проводить при рН = 8-9. При действии соды на сточные воды, содержащие соли цинка, образуются гидроксокарбонаты:

2ZnCl2 + 2Na2CO3 + H2O=4NaCl + СО2 + (ZnOH2)2CO3↓

При значених рН от 7 до 9,5 образуется основной карбонат состава 2ZnCO3× 3Zn(OH)2, начиная с рН = 10, доля гидроксида возрастает.

Хотя осаждение основных карбонатов начинается при более низких знач рН, чем соответствующих гидроксидов, расход соды на осаждение выше, чем при использ едкого натра или извести,т.к что при осаждении тяжелых металлов содой процесс идет через стадию образования гидрокарбонатов и для завершения реакции требуется избыток реагента. Выделение CO2 в результате осаждения содой ведет к тому, что пузырьки газа обволакивают частицы осадка и поднимают их, способствуя всплытию части осадка в отстойниках. Газ необходимо удалять продувкой воздухом по достижении рН = 4.5. К недостаткам едкого натра и соды как реагентов следует отнести также их относительно высокую стоимость и дефицитность. Очистка св от меди связана с осаждением ее в виде гидроксида или гидроксид-карбоната:

Cu+2OH-=Cu(OH)2, 2Cu+2OH- + C032-=(CuOH)2CO3↓

Осаждение гидроксида меди происходит при рН = 5,3. Рримость гидроксид-карбонат меди ничтожно мала, поэтому наиболее выгодно осаждать медь в виде основного карбоната. Для этого в растворе нейтрализующего реагента необходимо иметь одновременно как гидроксидные, так и карбонатные ионы. => применение для осаждения меди только щелочей или извести высшего сорта, дающих гидроксид-ионы нецелесообразно. Лучшим реагентом для очистки св от катионов меди является известь III сорта, содержащая “недожог”(СаСО3).