Химические методы

К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, коа­гули­рование и флокулирование, окисление и восстановление. Химическая очистка про­водится как доочистка вод перед биологической очисткой или после нее.

Нейтрализация. Сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, перед сбро­сом в водоемы или перед технологическим использованием подверга­ются нейтра­лизации. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН 6,5 – 8,5. Для нейтрализации кислых стоков используют щелочи, для ней­трализации щелочных – кислоты.

Нейтрализацию можно проводить различными путями: смешением кис­лых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием через нейтрали­зующие материалы. Для нейтрализации кислых вод используют ще­лочи (NaOH, KOH), соду (Na₂CO₃), аммиачную воду (NH₄OH), карбонаты кальция и магния (CaCO₃ и MgCO₃), доломит (CaCO_3*MgCO₃), цемент. Од­нако наиболее дешевым реагентом является известковое молоко Ca(OH)₂.

H⁺ +ОН ̄ → H₂O

2 H⁺ +CaCO₃ → Ca²⁺ + CO₂ ↑ + H₂O

Для нейтрализации щелочных сточных вод применяют отходящие газы, содержа­щие СО₂, SО₂, NО₂, N₂О₃ и др. При этом происходит очистка дымовых газов от кислых компонен­тов.

SO₂ + Са(ОН)₂ = СаSО₃↓ + Н₂О

Метод реагентной (химической) обработки применяют для получения соединений, обладающих низкой степенью растворимости. Очистку сточных вод от ионов некоторых металлов (Cu⁺², Ni⁺², Fe⁺² и др.) можно производить, используя щелочи. При рН = 8-9 обеспечивается наиболее полное осаждение труднорастворимых соединений меди, никеля и железа в результате реакции:

Ме²⁺ + 2ОН ̄ → Mе(ОН)₂ ↓

Fе³⁺ + 3 Ca(OH)₂→ Fe(OH)₃↓ + 3Са²⁺

Cd²⁺ + S^2-→ CdS↓

Рb²⁺ + CO₃^2-→ PbCO₃↓

2Fе³⁺ + 3 СО₃^2-+3Н₂О → 2 Fe(OH)₃↓ + 3СО₂↑

Коагуляция – это процесс укрупнения дисперсных частиц при их взаимо­дейст­вии и объединения в агрегаты. В очистке сточных вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгиро­ванных веществ. Коагу­лянты в воде образуют хлопья гидратов окисей метал­лов, которые быстро оседают под действием силы тяжести и улавливают коллоидные и взвешенные частицы.

В качестве коагулянтов широко применяются соли алюминия и железа. При добавлении в воду они образуют положительно заряженные частицы. В ходе реакции гидролиза образуется нерастворимый гелеобразный гидроксид алюминия или трехвалентного железа:

A1₂(SО₄)₃ + 6Н₂О → 2А1(ОН)₃↓ + 3H₂SО₄

Флокуляция – это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называемых флокулян­тами. В от­личие от коагуляции агрегатизация происходит не только в резуль­тате контакта, но и в результате взаимодействия флокулянта и извлекаемого вещества. Для очистки используют природные и синтетические флокулянты (полиакри­ламид, крахмал, целлюлозы).

Очистка окислением и восстановлением. Для очистки сточных вод используют следующие окислители: газообраз­ный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорную известь, гипохлориты каль­ция и натрия, перманганат калия, дихромат калия, перекись водорода, кисло­род воздуха, озон и др.

При окислении токсичные загрязнения переходят в менее токсичные с по­сле­дующим удалением из воды. Очистка окислением связана с большим рас­ходом реагентов, поэтому окисление используется тогда, когда загрязнители трудно из­влечь другими способами.

Окисление хлором. Хлор и вещества, содержащие активный хлор явля­ются наи­более распространенными окислителями. Их используют для очи­стки сточных вод от сероводорода, фенолов, цианидов и бактерий.

При обеззараживании вод от цианидов их окисляют до азота и диоксида уг­лерода:

При хлорировании воды бактерии, находящиеся в воде, погибают в ре­зультате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток.

Окисление кислородом воздуха используется при очистке воды от же­леза, для окисления двухвалентного железа в трехвалентное и последующее отделение гидроксида железа(III):

4 Fe²⁺ + O₂ + 2 H₂O → 4 Fe³⁺ + 4 OH^̅

Fe³⁺ + 3 H₂O→Fe(OH)₃ + 3 H⁺

Очистка восстановлением применяется в тех случаях, когда вода содер­жит легко восстанавливаемые вещества (соединения хрома, ртути, мышьяка). При этом их восстанавливают до более низкой степени окисления или металлов, а затем удаляют фильтрованием или флотацией.

Для восстановления Cr(VI) можно использовать металлическое железо или соли Fe(II). Наиболее хорошие результаты получают при рН = 2,5-3,0. Процесс восстановления протекает по реакции:

Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ + 14 H⁺ = 2 Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 6 H₂O

Для восстановления Cr(VI) можно также использовать SO₂. Далее восстановленный хром осаждают известью:

2 Cr³⁺ + 3 Ca(OH)₂ = 2 Cr(OH)₃↓ + 3 Ca²⁺

Затем влажный осадок Cr(OH)₃ прокаливают до образования Cr₂O₃, служащего источником получения хрома в промышленности:

2 Cr(OH)₃↓ Cr₂O₃ + 3H₂O

Дата добавления: 2015-05-07