РЕФЕРАТ. Исследование закономерностей удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод

Исследование закономерностей удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод сульфидным методом

Выполнил:

студент группы БЖД-115

Афлятунов К.П.

Проверил:

преподаватель

Набиев А.Т.

Уфа - 2009

Реферат

ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ, ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ, МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, РАСЧЕТ РАСТВОРИМОСТИ ОСАДКОВ, СУЛЬФИДЫ МЕТАЛЛОВ, ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ

Развитие промышленного производства в нашей стране и в мире обусловливает образование все большего количества производственных стоков, весьма различающихся по химическому составу [2]. Основными веществами, загрязняющими окружающую среду, являются ксенобиотики, среди которых особое место занимают тяжелые металлы, обладающие высокой токсичностью и кумулятивностью [38].

Цель работы: изучение закономерностей процесса реагентной очистки сточных вод от токсичных ионов тяжелых металлов: Fe²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺, Mn²⁺.

В работе приводится обобщение литературных данных о путях поступления и формах нахождения тяжелых металлов в природных водах, методах очистки сточных вод промышленных предприятий от ионов тяжелых металлов, приведены сведения об основных стадиях реагентной очистки сточных вод.

Работа выполнена на 215 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок, 39 таблиц.

Содержание

Введение………………………………………………………………….......9

1 Тяжелые металлы в природных водах и проблема очистки сточных вод…………………………………………………………………………….11

1.1 Железо…………………………………………………………………….13

1.2 Кадмий…………………………………………………………………....14

1.3 Кобальт…………………………………………………………………...15

1.4 Марганец………………………………………………………………….16

1.5 Медь……………………………………………………………………....18

1.6 Никель………………………………………………………………….....19

1.7 Свинец…………………………………………………………………….20

1.8 Хром……………………………………………………………………….21

1.9 Цинк……………………………………………………………………….22

1.10 Реагентные методы очистки…………………………………………....23

1.10.1 Гидроксидный метод………………………………………………….24

1.10.2 Очистка биологически конвертированным сероводородом……….28

1.10.3 Очистка сульфид ионом в составе растворимых солей………........32

1.10.4 Альтернативные реагентные методы………………………………..35

1.11 Не реагентные методы………………………………………………….37

Заключение к главе 1………………………………………………………...41

2 Объекты и методы исследований………………………………………...43

2.1 Объекты исследований ……………………………………………… …43

2.2 Методы исследований …………..………………………………………43

2.2.1 Потенциометрическое титрование…………………………………....43

2.2.2 Определение молярности раствора сульфида натрия……………….44

2.2.3 Приготовление растворов солей тяжелых металлов………………...45

Заключение к главе 2………………………………………………………...47

3 Расчет растворимости сульфидов тяжелых металлов в водных растворах…………………………………………………………………….48

3.1 Расчет по произведению растворимости осадка………………………48

3.1.1 Сульфиды MeS…………….…………………………………………..48

3.1.2 Сульфиды Me₂S₃…………….………………………………………...48

3.2 Расчет растворимости с учетом гидролиза аниона…………………...50

3.2.1 Сульфиды MeS…………….…………………………………………..50

3.2.2 Сульфиды Me₂S₃…………….………………………………………...52

3.3 Оценка эффективности сульфидного метода очистки сточных

вод от ионов тяжелых металлов………………...…………………………60

Заключение к главе 3………………………………………………………..64

4 Потенциометрическое титрование солей тяжелых металлов

сульфидом натрия в водных растворах……………………………………65

4.1 Потенциометрическое титрование раствора соли CdSO₄∙8/3H₂O……65

4.2 Потенциометрическое титрование раствора соли CuCI₂∙2H₂O………71

4.3 Потенциометрическое титрование раствора соли NiCI₂∙6H₂O……….77

4.4 Потенциометрическое титрование раствора соли Co(NO₃)₂∙6H₂O…..83

4.5 Потенциометрическое титрование раствора соли Pb(NO₃) ₂…………89

4.6 Потенциометрическое титрование раствора соли MnCI₂∙4H₂O……...95

4.7 Потенциометрическое титрование раствора соли ZnSO₄∙7H₂O……..101

4.8 Потенциометрическое титрование раствора соли FeSO₄∙7H₂O…......107

4.9 Потенциометрическое титрование раствора соли FeCI₃∙6H₂O……...113

4.10 Обсуждение полученных результатов……………………………….121

Заключение к главе 4……………………………………………………….127

Выводы…………………………………………………………………………...128 Список литературы……………………………………………………………...131

Приложение……………………………………………………………………...135

Введение

Актуальность работы. С развитием промышленности в последнее десятилетие наблюдается и интенсивное развитие гальванотехники. В связи с этим резко возросло количество токсичных сточных вод, содержащих ионы тяжёлых металлов. Техногенная доля меди и цинка в окружающей среде составляет примерно 75%, кадмия и ртути - 50%, ни­келя - 30%, кобальта - 10%. Ежегодно в сточных водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч тонн цинка, десятки тысяч тонн кислот и щелочей.

В окружающей среде не существует механизма самоочищения от тяжелых металлов – они лишь перемещаются из одних природных экосистем в другие, взаимодействуя с различными живыми организмами и оставляя повсюду нежелательные последствия этого взаимодействия. Учитывая высокую токсичность тяжелых металлов для всех форм живых организмов, необходимо ограничить их поступление в окружающую среду [8].

Главными антропогенными источниками поступления тяжелых металлов в объекты окружающей среды являются предприятия по производству и потреблению цветных металлов, автомобильный транспорт, химическая, горнодобывающая и машиностроительная промышленность. Основную экологическую опасность представляют гальванические производства из-за образования большого объема сточных вод, содержащих токсичные примеси тяжелых металлов [11]. Объем сточных вод от гальванопроизводств в России составляет ориентировочно 700 - 800 млн. м³/год [37].

В Уфе гальванические производства имеют более 30 предприятий, в основном машиностроительного и приборостроительного профиля. В настоящее время через очистные сооружения предприятий машиностроительного комплекса Республики Башкортостан проходит 16

млн. тонн сточных вод в год. Превышение предельно-допустимого сброса по ионам тяжелых металлов достигает 10 – 15 раз, что свидетельствует о низкой эффективности работы очистных сооружений.

Объект исследования – сульфидный метод реагентной очистки сточных вод промышленных предприятий от ионов тяжелых металлов.

Предмет исследования – процесс осаждения сульфидов металлов из водных растворов.

Цель работы: изучить закономерности протекания процесса осаждения сульфидов металлов Fe²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺, Mn²⁺ при взаимодействии растворов солей металлов с сульфидом натрия.

Ставились следующие задачи:

- провести обзор литературных данных о путях поступления, формах нахождения тяжелых металлов в природных водах; основных методах очистки сточных вод, содержащих тяжелые металлы;

- рассчитать растворимость сульфидов тяжелых металлов в водных растворах с учетом произведения растворимости и констант гидролиза аниона;

- изучить закономерности процесса осаждения сульфидов металлов Fe²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺, Mn²⁺ при взаимодействии растворов их солей с сульфидом натрия методом потенциометрического титрования;

- сделать выводы о возможности очистки сточных вод, содержащих тяжелые металлы, сульфидным методом.

Экономический аспект. Установлено, что снижение антропогенного воздействия подотвальных вод с высоким содержанием тяжелых металлов на биосферу возможно лишь путем использования локальных очистных сооружений в местах их образования. Но в настоящее время не существует достаточно эффективных и экономичных методов очистки подотвальных вод от ионов тяжелых металлов для предприятий горнопромышленного комплекса. Известные в настоящее время технологии очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов являются заводскими, связаны с образованием большого количества токсичных шламов и обладают низкой экономической эффективностью [4].

Социально-политический аспект. Социально-экономическое, геополитическое положение, а также роль России в мировом сообществе и в настоящее время и в перспективе в существенной мере определяются ее минерально-сырьевым потенциалом и государственной стратегией его использования. Более того, минерально-сырьевая база является основой национальной безопасности. Добывающими и геологоразведочными отраслями обеспечивается около 30% ВВП и около 50% объема экспорта. Экспорт минерального сырья и продуктов его переработки приносит около 80% валютных поступлений в государственную казну [5].

Экологический аспект. Существующие в настоящее время технологии по добыче и переработке минерального сырья, какими бы передовыми они не являлись, связаны с негативным воздействием на окружающую среду, причем по нескольким направлениям:

- нарушение земель и изъятие их из хозяйственного использования;

- загрязнение водного источника и нарушение гидробаланса в районе ведения горных работ;

- загрязнение атмосфера твердыми и газообразными выбросами.

Деятельность предприятий горнопромышленного комплекса и отходы производства являются основными источниками загрязнения токсичными тяжелыми металлами.

Отдельно можно выделить такой аспект экологических проблем, как образование большого количества твердых отходов – вскрышных пород горнодобывающего производства и отвальных хвостов обогащения. Карьеры, отвалы, хвостохранилища являются источниками образования карьерных, подотвальных и рудничных вод, которые, в свою очередь, загрязняют окружающую среду продуктами окисления руды. Все это оказывает влияние не только на природную систему, но и на социально-гигиеническую обстановку, связанную с жизнедеятельностью человека в районе расположения горно-обогатительного предприятия.

Концепция устойчивого развития. В основе концепции устойчивого развития – обеспечение сбалансированного сосуществования природной среды и общества на демократической, толерантной, плюралистической и экологически ориентированной социально-экономической политике. В связи с этим устойчивое развитие России, высокое качество жизни и здоровья населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Особое значение приобретают вопросы устойчивого развития горнопромышленных регионов, постоянно обеспечивающих сырьем большинство отраслей хозяйства страны.

Для горной промышленности переход к устойчивому развитию состоит, прежде всего, в более эффективных и экологически чистых способах добычи и переработки полезных ископаемых, полном, экономически обоснованном использовании добываемого из недр материала. Снижение воздействий на биосферу невозможно без снижения образования отходов, что является весьма актуальным для горной промышленности. Ясно, что все эти преобразования невозможны без изменения самой технологии добычи и переработки сырья, и, конечно, без глобального повсеместного применения этих принципов.

Дата добавления: 2015-07-19