Chemische neerslag

Sedimentatietank voor waterbehandeling

Wat is chemische neerslag?

De Chemische neerslag Het is een afvalwaterzuiveringsproces waarbij chemische stoffen worden toegevoegd om vervuilende ionen te transformeren opgelost in vaste deeltjes. Met andere woorden, het bestaat uit het genereren van sedimentabele deeltjes in afvalwater door de toevoeging van chemicaliën.

Het hoofddoel van chemische regen.

Hoewel de meeste verontreinigende stoffen die worden gezocht om te elimineren metalen zoals kobalt, cesium of kwik die kationen vormen (ionen met positieve belasting), wordt het ook gebruikt om anionen (ionen met negatieve belasting) zoals fluoride, cyanide en fosfaat te elimineren.

Zodra de vaste stof is neergeslagen, is het noodzakelijk om een ​​reeks stappen uit te voeren om het van de rest van het water te kunnen scheiden. Deze stappen omvatten flocculatie, sedimentatie en scheiding van vaste vloeistof.

De balans van oplosbaarheid en chemische neerslag

De chemische neerslagtechniek is gebaseerd op de oplosbaarheidsbalans van ionische verbindingen en de constante van het oplosbaarheidsproduct. In de meeste gevallen zijn de vaste stoffen die neerslaan weinig oplosbare hydroxiden, hoewel andere soorten ionen ook worden neergeslagen.

In alle gevallen van chemische neerslag is de gevormde vaste stof een beetje oplosbare ionische verbinding die in evenwicht is met de ionen in oplossing volgens de algemene reactie:

De uiteindelijke concentratie van het metaal, M, dat in de oplossing blijft, wordt bepaald door de evenwichtsconstante van deze reactie, evenals door de concentratie van het anion, A, die wordt toegevoegd.

Bijvoorbeeld, Als het een hydroxide is, zal de uiteindelijke concentratie van het metaal afhangen van de concentratie van hydroxide -ionen in de oplossing en daarom van de pH.

Stap voor stap chemisch neerslagproces

Het chemische neerslagproces bestaat uit vier basisstappen:

Stap 1: Toevoeging van het neerslagmiddel en pH -aanpassing.

Dit is de beginfase waarin het geselecteerde neerslagmiddel is toegevoegd (in de meeste gevallen is het calciumhydroxide). De pH past zich aan om neerslag te maximaliseren en de uiteindelijke zuiverheid van het water te optimaliseren.

Kan u van dienst zijn: Acrilonitrilo: structuur, eigenschappen, productie, gebruik

Tijdens deze stap wordt het mengsel normaal gesproken geslagen of geroerd om een ​​uniforme neerslagconcentratie te garanderen.

Stap 2: Floculation.

Deze fase is om de kleine vaste stoffen die worden gevormd in de eerste fase van de neerslag toe te staan ​​om zich samen te voegen en deeltjes of "vlokken" te vormen (vandaar hun naam).

Deze zullen in de volgende stap sneller sediment. Om de vorming van deze deeltjes te begunstigen zonder ze te breken, wordt agitatie langzamer.

Stap 3: Sedimentatie.

Het bestaat uit het laten van het mengsel van nieuw behandelde water in een tank staan ​​om alle vaste deeltjes naar de achtergrond te laten gaan (Sedimente).

Stap 4: Solid-liquid scheiding.

In de meeste gevallen bestaat vaste-vloeistofscheiding uit een eenvoudige decantatie van het water dat het sediment blijft. In andere gevallen wordt de scheiding bereikt door behandeld water te filteren of zelfs te centrifugeren, afhankelijk van hoe gevaarlijke verontreinigende stoffen zijn.

Soorten chemische neerslag

Hydroxide -neerslag

Dit is het meest voorkomende type chemische neerslag en bestaat uit het verhogen van de pH door een alkalische verbinding toe te voegen die bijna altijd calciumhydroxide is (CA (OH)₂)).

De chemische reactie die optreedt is:

In de vorige reactie vertegenwoordigt M elk kation van het metaal dat gewenst is om te elimineren. De vaste stof die in dit geval wordt gevormd, is een zeer weinig oplosbare hydroxide.

In het geval van hydroxide -neerslag is de algemene regel dat hoe groter de OH -concentratie^- (Hoe groter de pH), hoe lager de concentratie van het metaal dat in het water blijft, na behandeld. Met andere woorden, tot een grotere pH, een grotere uiteindelijke zuiverheid van het water.

Neerslag met sulfiden

Dit type chemische neerslag wordt voornamelijk gebruikt voor de eliminatie van zware metalen, zoals lood of kwik, in de vorm van zeer weinig oplosbare sulfiden. Om dit te bereiken, kan het aan het water worden toegevoegd om zowel oplosbare als onoplosbare sulfiden te behandelen.

De meest gebruikte sulfiden zijn oplosmiddelen die waterstofsulfide omvatten (h₂S) en natriumsulfide (NA₂S). De algemene neerslagreactie is:

Kan u van dienst zijn: legering

Ferrous sulfide kan ook worden toegevoegd die onoplosbaar is, maar voldoende sulfide -ionen voor de oplossing biedt om de meerderheid van de zware metalen neer te slaan.

Carbonaatprecipitatie

De carbonaten van veel metalen zijn minder oplosbaar dan hydroxiden en kunnen neerslaan uit afvalwater door calciumcarbonaat toe te voegen, of het draaien van hydroxiden borrelende koolstofdioxide in het alkaliseerde mengsel in het alkaliseerde mengsel.

Cyanide -neerslag

In tegenstelling tot de vorige gevallen, proberen we hier cyanide neer te slaan, wat een anion is, in plaats van een metaal. Cyanide is een zeer gevaarlijke giftige verontreiniging en kan uit afvalwater worden verwijderd door zinksulfaat of ferro sulfaat toe te voegen, omdat het complex vormt met deze metalen die neerkomen.

Coprecipitatie

Coprecipitatie treedt op wanneer een opgeloste stof samen met een andere neerslaat. In deze gevallen wordt de eerste opgeloste stof vastgelegd in de vaste stof wanneer een neerslag van een andere verbinding wordt gevormd.

Het is alsof de vaste stof bij het vormen de eerste opgeloste stof heeft verlaten en het uit de oplossing sleept. Dit fenomeen wordt gebruikt om sommige verontreinigende stoffen te elimineren die moeilijk te neerkomen zijn.

Toepassingen

Chemische neerslag wordt gebruikt in eindeloze industrieën om te voldoen aan de milieu -eisen van afvalwaterkwaliteit.

Hydroxide -neerslag Het wordt gebruikt in de industrie van:

• Metaalafwerking
• Anorganische samengestelde productie
• Oprichtingen
• Productie van vuurwerk en explosieven
• Porselein email
• Kolenwinning
• Onder andere de farmaceutische industrie.

Aan de andere kant, Neerslag met sulfiden Het wordt in de industrie gebruikt om verontreinigingen zoals kwik, lood en zilver te elimineren. Dit heeft een toepassing in de volgende industrieën:

• Textielindustrie
• Mijnbouw
• Fotografische apparatuur en benodigdheden
• Productie van niet -ferrometalen, onder andere

Naast deze industrieën is neerslag de belangrijkste techniek voor Zuivering van koelwater van kernreactoren. In deze branche wordt het gebruikt om radioactieve kationen zoals Plutonium, Américo, Cesio en anderen te elimineren.

Voorbeelden van chemische neerslag

Strontium -neerslag met calciumcarbonaat

De neerslagreactie is in dit geval:

Kan u van dienst zijn: stikstofoxiden (NOx)

De reactie wordt uitgevoerd tot een optimale pH van 10,5 en bereikt concentraties van dit metaal tot 100 keer lager dan de eerste.

Antimoon hydroxide neerslag

Om antimoon uit afvalwater te elimineren, kan titaniumhydroxide worden gebruikt als een neerslagreagens. De reactie is:

Dit wordt uitgevoerd in een pH -bereik dat van 5 naar 8,5 gaat en vermindert ook de concentratie tot een waarde 100 keer minder dan de initiaal.

Cesiumprecipitatie met tetraphenylboraat

Dit is een speciaal geval waarmee de neerslag van struikels, een alkalisch metaal dat moeilijk te neerkomt kan worden. De reactie is:

Het gebruik van tetraphenylboraraat biedt twee grote voordelen: ten eerste, die praktisch werkt tot pH (van pH 1 tot 13) en ten tweede, dat de oplosbaarheid met lage zout die wordt gevormd, het mogelijk maakt om de uiteindelijke concentratie van het verontreiniging met duizend factor van duizend te verminderen.

Koperen neerslag met natriumsulfide

De neerslagreactie is in dit geval:

Afvalwater koperverwijdering door deze methode wordt uitgevoerd bij pH -waarden groter dan 8 en de concentratie ervan wordt verminderd met meer dan 99%.

Coprecipitatie van chroom, lood en zink met ijzerhydroxide en aluminiumhydroxide

In dit geval wordt natriumhydroxide aan water toegevoegd om ijzer en aluminium te neerslachten dat aanwezig is in de vorm van ijzerhydroxide (Faith (OH)₃) en aluminiumhydroxide (AL (OH)₃)). Wanneer deze twee hydroxiden neerslaan, slepen ze een deel van het chroom-, lood- en zinkionen. De achterste behandeling met waterstofsulfide verwijdert bijna al deze drie metalen.

Referenties

1. Wang, L. K., Vaccari, D. NAAR., Li, en., & Shammas, n. K. (2005). Chemische neerslag. Physichemic-behandelingsprocessen, 141-197. Doi: 10.1385/1-59259-820-X: 141
2. Striebig, B.NAAR. (2005). Chemische neerslag. In water encyclopedie (eds. J.H. Lehr en J. Keeley). https: // doi.org/10.1002/047147844X.PC101
3. Britannica, T. Editores de Encyclopaedia (2018, 8 februari). Chemische neerslag. Britannica Encyclopedia. https: // www.Britannica.com/wetenschap/chemisch-precipitatie
4. D. Bhattacharyya, een. B. Jumawan JR. & R. B. Verdienden (1979) Scheiding van giftige zware metalen door sulfide-precitatie, scheidingswetenschap en technologie, 14: 5, 441-452, DOI: 10.1080/01496397908058096
5. Marina Maya Marchioretto, Harry Bruning & Wim Rulkens (2005) Zware metalen precisie in rioolslib, scheidingswetenschap en technologie, 40:16, 3393-3405, doi: 10: 10.1080/01496390500423748