4.3. Коллоидообразование при осаждении

Коллоиды образуются и в гидроксидных и в сульфидных осадках, причем первые имеют положительный, а вторые – отрицательный заряд. Поэтому для коагуляции первых требуются электролиты с многозарядными анионами (сульфаты, фосфаты щелочных металлов), а для вторых – с многозарядными катионами (хлориды железа, хрома, алюминия). Для ускорения коагуляции используют также флокулянты типа полиакриламида (ПАА).

4.4. Обезжелезивание св

Железо попадает в СВ как при осуществлении основных технологических процессов (например, при травлении сталей) так и при проведении операций очистки (цементация, электрокоагуляция). Не будучи токсичным металлом, оно тем не менее регламентируется намного строже многих более вредных компонентов (ПДК для водоемов равна 0,5 мг/л). Причина в том, что оно легко отлагается на стенках аппаратов и в коммуникациях, превращаясь в благоприятную среду для размножения специфических бактерий типа ferrobakter, продуцирующих сероводород. В ряде производств требования к содержанию железа в десятки раз строже. По мере повышения этих требований переходят от реагентных методов к адсорбции, электродиализу и ионному обмену.

Самым простым способом удаления железа является аэрация

4 Fe²⁺ + O₂ + 10 H₂O = 4 Fe(OH)₃ + 8 H⁺.

На окисление 1 г железа требуется около 0,15 г кислорода, однако для поддержания приемлемой скорости процесса весовое соотношение компонентов должно составлять 1 : 1. При содержании железа более 10 мг/л аэрация становится неэффективной, и требуются более сильные окислители, например, хлор

2 FeSO₄ + Cl₂ + 2 Ca(OH)₂ + 2 H₂O = 2 Fe(OH)₃ + 2 CaSO₄ + 2 HCl.

При осаждении гидроксида железа (III) соосаждаются многие другие микропримеси, присутствующие в СВ.

Лабораторная работа № 1. Утилизация никеля из сточных вод гальванических цехов с применением соосадителя

Цель работы - изучить метод извлечения никеля из промывочных ванн гальванических цехов способом соосаждения.

После окончания основного процесса (катодное восстановление никеля) изделие проходит через ряд промывочных ванн, в которых накапливаются соли никеля в количествах, как правило, в десятки раз выше ПДС (для никеля ПДС составляет 0,35 мг/л).

Такие растворы никеля нельзя сбрасывать в природные водоемы, а также направлять в сеть городских очистных сооружений.

В связи с этим очистку сточных вод от загрязняющих веществ до уровня ПДС осуществляют на локальных очистных сооружениях, монтируемых на территории предприятия.

В практике используют следующие методы извлечения загрязняющих металлов из сточных вод:

1. Осаждение ионов металла в виде труднорастворимого соединения (ПР<10^-8).

2. Ионнообменная сорбция на H⁺- катионитах..

3. Извлечение загрязняющих ионов путем введения коллектора-соосадителя.

Первый метод длителен и трудоемок, требует многостадийного оформления процесса, второй часто применяется на заводах, но также является многостадийным и дорогим, применяемым для растворов с очень низкой концентрацией извлекаемых ионов.

Целесообразно исследовать и обосновать экономичность и эффективность метода соосаждения.

В качестве коллектора (соосадителя) в аналитической практике чаще всего используют гидроксиды железа Fe(OH)₃ и алюминия Al(OH)₃.

Гидроксид железа Fe(OH)₃ получают при осаждении из растовра FeCl₃ водным раствором аммиака (NH₃).

FeCl₃ + 3NH₃ 3H₂O = Fe(OH)₃ + 3NH₄Cl.

Растворимость Fe(OH)₃ очень мала (ПР= 3,210^-38), поэтому он количественно осаждается даже из слабокислых и щелочных растворов в интервале рН (3-11). Малая растворимость приводит к тому, что относительное пересыщение раствора во время осаждения очень велико, поэтому выделяющийся осадок Fe(OH)₃ аморфен и имеет очень большую поверхность.

Ионы Ni²⁺ , содержащиеся в жидких стоках производства, способны адсорбироваться поверхностью аморфного осадка Fe(OH)_3. При этом возможно также явление окклюзии (захвата ионов никеля) при сцеплении (укрупнении) аморфных хлопьев Fe(OH)_3.

Адсорбции и окклюзии способствуют не только поверхностные явления (большой запас свободной поверхностной энергии свежеобразованного аморфного осадка Fe(OH)₃), но также и химическое сродство ионов никеля к гидроксиду железа. Известно, что растворимость гидроксида никеля (Ni(OH)₂), который может образовываться на внешних и внутренних поверхностях аморфного Fe(OH)₃ вследствие адсорбции и окклюзии, также ничтожно мала (ПР = 210^-15).

Таким образом, используя в качестве соосадителя Fe(OH)₃, можно осуществлять количественное осаждение ионов никеля.

Образовавшийся осадок отфильтровывают (в лабораторных условиях -через фильтр «белая лента») и высушивают на воздухе. Воздушно-сухой осадок Fe(OH)₃ - Ni(OH)₂ можно использовать как добавку при вторичной переработке отходов металла в литейном производстве.