Управление процессами диссоциации и гидролиза при очистке сточных вод от фосфатов и арсенатов

Abstract

Методы очистки органоминеральных композиций, которые применяются в качестве нетрадиционных удобрений, от избыточного фосфора и токсичного мышьяка основаны на осаждении фосфатов и арсенатов металлов. Реакции, протекающие в водных растворах, осложняются гидролизом анионов и катионов. Управление этими процессами осуществляется путем контроля и регулирования рН растворов. Оптимальные значения интервалов рН, которые обеспечивают заданные концентрации фосфора и мышьяка, получены методами математического моделирования ионных равновесий. Опыты, проведенные на природных и технологических пробах, показали адекватность математических моделей. Использование реагента-окислителя ФЕРНЕЛ для очистки водно-дисперсных систем от соединений фосфора и мышьяка обеспечивает содержание примесей, не превышающее установленных нормативов ПДК. Остаточная концентрация мышьяка в растворе связана с процессами гидролиза катионов и анионов и с образованием следующих ионов и молекул: НЭО24 −, Н2ЭО4 –, Н3ЭО4 (где Э – P или As), FeOH2+, Fe(OH)2 + и Fe(OH)23, соотношение которых зависит от рН растворов. Результаты модельных экспериментов использованы при проведении занятий по химии и экологии для иллюстрации учебного материала реальными производственными ситуациями. Разработанные модели позволяют оценивать растворимость солей слабых кислот и слабых оснований в широком интервале рН растворов и разрабатывать условия реагентной очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов, арсенатов, фосфатов и других примесей. Использование результатов моделирования для анализа природно-технических геосистем способствует формированию экологического мировоззрения у студентов. Methods of cleaning of organo-mineral compositions which are applied as nonconventional fertilizers from excess phosphorus and toxic arsenic, are based on sedimentation of phosphates and arsenates of metals. The reactions proceeding in water solutions are complicated by hydrolysis of anions and cations. Control of these processes is exercised by regulation рН solutions. Optimum values of intervals рН which provide the set concentration of phosphorus and arsenic are received by methods of mathematical modeling of ionic ravnovesiya. The experiments made on natural and technological tests have shown adequacy of mathematical models. The use of reagent FERNEL for cleaning of water and disperse systems from connections of phosphorus and arsenic provides maintenance of admixtures, not exceeding the set norms of MAC. The remaining concentration of arsenic in solution is related to the processes of hydrolysis of cations and anions and with formation of next ions and molecules: НЭО24 −, Н2ЭО4 –, Н3ЭО4 (where X – P or As), FeOH2+, Fe(OH)2 + and Fe(OH)23, correlation of that depends on рН solutions. The results of model experiments drawn on during realization of employments on chemistry and ecology for illustration of educational material the real productive situations. The worked out models allow to estimate solubility of salts of weak acids and weak grounds in the wide interval of рН solutions and develop the terms of the cleaning of effluents from cations of heavy metals, arsenates, phosphates of and other of admixtures. Drawing on design results assists forming of ecological world view for students.