Kjemi

Kjemisk nedbør

2272
621
Prof. Oskar Aas

Sedimentasjonstank for vannbehandling

Hva er kjemisk nedbør?

De Kjemisk nedbør Det er en renseprosess der kjemiske stoffer tilsettes for å transformere forurensende ioner oppløst til faste partikler. Med andre ord består den i å generere sedimentable partikler i avløpsvann ved tilsetning av kjemikalier.

Hovedmålet med kjemisk regn.

Selv om de fleste av forurensningene som blir søkt å eliminere er metaller som kobolt, cesium eller kvikksølv som danner kationer (ioner med positiv belastning), brukes det også til å eliminere anioner (ioner med negativ belastning) som fluor, cyanid og fosfat.

Når de faste utfellingene er nødvendig å utføre en serie trinn for å kunne skille den fra resten av vannet. Disse trinnene inkluderer flokkulering, sedimentering og solid-væske-separasjon.

Balansen mellom løselighet og kjemisk nedbør

Den kjemiske nedbørsteknikken er basert på løselighetsbalansen mellom ioniske forbindelser og konstanten av løselighetsproduktet. I de fleste tilfeller er de faste stoffene som utfeller lite oppløselige hydroksider, selv om andre typer ioner også er utfelt.

I alle tilfeller av kjemisk nedbør er det faste stoffet som dannes litt oppløselig ionisk forbindelse som er i balanse med ionene i løsning i henhold til den generelle reaksjonen:

Den endelige konsentrasjonen av metallet, M, som forblir i løsningen, bestemmes av likevektskonstanten av denne reaksjonen, så vel som av konsentrasjonen av anionen, A, som tilsettes.

For eksempel, Hvis det er et hydroksyd, vil den endelige konsentrasjonen av metallet avhenge av konsentrasjonen av hydroksydioner i løsningen, og derfor av pH.

Trinn for trinn kjemisk nedbørprosess

Den kjemiske nedbørsprosessen består av fire grunnleggende trinn:

Trinn 1: Tilsetning av det utfellende middelet og pH -justeringen.

Dette er det innledende stadiet der det utfellende middelet som er valgt blir lagt til (i de fleste tilfeller er det kalsiumhydroksyd). PH -pH justerer seg for å maksimere nedbør og optimalisere vannets endelige renhet.

Kan tjene deg: Acrilonitrilo: struktur, egenskaper, produksjon, bruk

I løpet av dette trinnet blir blandingen normalt slått eller omrørt for å sikre en jevn utfellende konsentrasjon.

Trinn 2: Flokulering.

Dette stadiet er å la de små faste stoffene som dannes i den første fasen av nedbøren sammen, og danner partikler eller "flokker" (derav deres navn).

Disse vil sediment raskere i neste trinn. For å favorisere dannelsen av disse partiklene uten å bryte dem, blir agitasjon saktere.

Trinn 3: Sedimentering.

Den består av å la blandingen av nybehandlet vann stå i en tank for å la alle de faste partiklene gå til bakgrunnen (sedimentte).

Trinn 4: Solid-væske-separasjon.

I de fleste tilfeller består fast-væske-separasjon av en enkel dekantasjon av vannet som forblir sedimentet. I andre tilfeller oppnås separasjonen ved å filtrere eller til og med sentrifugere behandlet vann, avhengig av hvor farlige miljøgifter er.

Typer kjemisk nedbør

Hydroksyd nedbør

Dette er den vanligste typen kjemisk nedbør og består av å øke pH ved å tilsette en alkalisk forbindelse som nesten alltid er kalsiumhydroksyd (Ca (OH)₂).

Den kjemiske reaksjonen som oppstår er:

I den forrige reaksjonen representerer M enhver kation av metallet som er ønsket å eliminere. Det faste stoffet som dannes i dette tilfellet er en veldig lite oppløselig hydroksid.

Når det gjelder hydroksydutfelling, er den generelle regelen at jo større OH -konsentrasjonen^- (Jo større pH), jo lavere er konsentrasjonen av metallet som forblir i vannet, etter behandlet. Med andre ord, til større pH, større endelige renhet av vannet.

Nedbør med sulfider

Denne typen kjemisk nedbør brukes hovedsakelig for eliminering av tungmetaller, for eksempel bly eller kvikksølv, i form av veldig lite oppløselige sulfider. For å oppnå dette kan det tilsettes vannet for å behandle både oppløselige og uoppløselige sulfider.

De mest brukte sulfider er oppløsninger som inkluderer hydrogensulfid (H₂S) og natriumsulfid (Na₂S). Den generelle nedbørreaksjonen er:

Kan tjene deg: legering

Jernholdig sulfid kan også tilsettes som er uoppløselig, men gir nok sulfidioner til løsningen for å utfelle de fleste tungmetaller.

Karbonat nedbør

Karbonatene til mange metaller er mindre oppløselige selv enn hydroksider og kan presipitere fra avløpsvann ved å tilsette kalsiumkarbonat, eller dreie hydroksider som boblende karbondioksid i den alkaliserte blandingen i den alkaliserte blandingen.

Cyanid nedbør

I motsetning til de tidligere tilfellene, prøver vi her å utfelle cyanid, som er en anion, i stedet for et metall. Cyanid er en veldig farlig giftig forurensning og kan fjernes fra avløpsvann ved å tilsette sinksulfat eller jernholdig sulfat, siden det danner kompleks med disse metaller som utfeller.

Koprekking

CopRecipitation oppstår når et oppløsning utfeller sammen med en annen. I disse tilfellene blir den første løsten fanget i det faste stoffet når et bunnfall av en annen forbindelse dannes.

Det er som om det faste stoffet når det dannes, forlot den første løsten og drar det ut av løsningen. Dette fenomenet brukes til å eliminere noen miljøgifter som er vanskelige å utfelle seg selv.

applikasjoner

Kjemisk nedbør brukes i uendelige næringer for å oppfylle miljøkravene til avløpskvalitet.

Hydroksyd nedbør Det brukes i bransjene til:

Metallfinish
Uorganisk sammensatt produksjon
Grunnlag
Produksjon av fyrverkeri og eksplosiver
Porselensemalje
Kulldrift
Legemiddelindustrien, blant andre.

På den andre siden, Nedbør med sulfider Det brukes i bransjen for å eliminere forurensninger som kvikksølv, bly og sølv. Dette har søknad i følgende bransjer:

Tekstilindustri
Gruvedrift
Fotografisk utstyr og forsyninger
Produksjon av blant annet ikke -varrous metaller

I tillegg til disse næringene, er nedbør den viktigste teknikken for Rensing av kjølevann av kjernefysiske reaktorer. I denne bransjen brukes den til å eliminere radioaktive kationer som Plutonium, Américo, Cesio og andre.

Kjemiske nedbøreksempler

Strontium nedbør med kalsiumkarbonat

Nedbørreaksjonen i dette tilfellet er:

Kan tjene deg: Nitrogenoksider (NOX)

Reaksjonen utføres til en optimal pH på 10,5 og oppnår konsentrasjoner av dette metallet opp til 100 ganger lavere enn start.

Antimon hydroksyd nedbør

For å eliminere antimon fra avløpsvann, kan titanhydroksid brukes som et utfellende reagens. Reaksjonen er:

Dette utføres i et pH -område som går fra 5 til 8,5 og reduserer også konsentrasjonen til en verdi 100 ganger mindre enn den første.

Cesium nedbør med tetrafenylborat

Dette er en spesiell sak som tillater Cessium -nedbør, et alkalisk metall som er vanskelig å presipitere. Reaksjonen er:

Å bruke tetrafenylborarat gir to store fordeler: først, som fungerer praktisk talt til hvilken som helst pH (fra pH 1 til 13) og for det andre at den lave saltløseligheten som dannes gjør det mulig å redusere den endelige konsentrasjonen av forurensningen med tusen faktor på tusen.

Kobberutfelling med natriumsulfid