Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
5 Ca2+ + ЗРОГ + ОН" - Са5(Р04)зОН (3.21)
который также адсорбирует полифосфаты. При осаждении апатита кристаллизация и рост кристаллов протекают значительно медленнее, чем при осаждении фосфата железа, поэтому в емкость для осаждения вносят затравку для ускорения всего процесса.
Процессы осаждения часто используют при очистке производственных вод, например, для отделения тяжелых металлов. При этом необходимо соблюдать следующие условия: продукты реакции при pH сточных вод должны быть практически нерастворимы, осаждение при обычной температуре должно происходить достаточно быстро, избыток реагента-осадителя не должен вызывать загрязнения окружающей среды и, наконец, сам метод должен быть достаточно экономичным. Применение известкового молока в качестве осадителя вполне оправданно, так как при pH около 7 образуются труднорастворимые гидроксиды.
Для отделения некоторых металлов применяют специфические методы. Например, хроматы переводят в ионы Cr3+ с помощью такого восстановителя, как бисульфит, при этом выпадает серо-зеленый осадок Сг(ОН)з*иН20:
CrOi" + 8 H+ + Зе" - Cr3+ + 4H2O (3.22)
Cr2O7- + 14H+ + бе" - 2Cr3+ + 7H2O (3.23)
Перманганат-ион в слабощелочном растворе в присутствии кислорода воздуха дает осадок MnO2
MnO4- + 2H2O + Зе~ -> MnO2 + 4OH" (3.24)
Остающиеся в сточных водах вещества — белки, высокомолекулярные детергенты или молекулы других веществ — не всегда
3.4. Методы очистки воды
131
достаточно быстро выпадают в осадок. Отрицательные заряды коллоидных форм препятствуют объединению частиц лиофиль-ных веществ в большие агрегаты и они остаются в сточных водах в суспендированном состоянии — образуются стабильные коллоидные системы. Дестабилизация таких систем может быть вызвана просто изменением pH среды, однако это может причинить ущерб как микроорганизмам в сточных водах, так и живым существам в водоемах, в которые спускают сточные воды. Поэтому значения pH следует поддерживать в пределах 6 — 8,5. Все же, чтобы добиться желаемой дестабилизации суспензий, добавляют коагулянты, которые могут нейтрализовать заряды на коллоидных частицах. В качестве коагулянтов можно использовать такие электролиты, как CaCl2, AlCb и органические полимеры, несущие заряд противоположного знака, нейтрализующий поверхностный заряд на коллоидных частицах. Другая возможность состоит в добавлении ионов Fe3 + , которые при определенном значении pH сточных вод образуют положительно заряженные полимерные гели, последние нейтрализуют и адсорбируют коллоидные частицы. Теоретически можно использовать и ионы Al3 +, но ввиду токсичности последних предпочтительнее использовать ионы Fe3 +.
Из множества различных загрязнений в производственных водах следует особое внимание уделять цианидам. При нагревании до 170—230 0C и pH ^ 8 цианиды превращаются в аммиак и фор-миат-ион:
CN- + 2H2O - NH3 + HCOO- (3.25)
pH понижается до значений <6, а образовавшийся при этом NH/ -ион реагирует при температуре выше 150 0C с нитрит-ионом и получается азот:
NH4+ + NO2- -+ N2 + 2H2O (3.26)
При тех же реакционных условиях формиат-ион, взаимодействуя с нитрит-ионом, образует N2 и CO2:
ЗНСОО- + 2NO2- + 5H+ -* N2 + 3CO2 + 4H2O (3.27)
В этом методе в качестве конечного продукта выделяются неядовитые газы. При оптимальных реакционных условиях цианид распадается на 99,9%.
Целый ряд вредных веществ сточных вод до сих пор не удается удалять полностью. Но даже если не удается полная детоксика-ция, по крайней мере стараются извлечь как можно больше высо
132
3. Загрязнение грунтовых, речных и морских вод
котоксичных веществ. Основную массу фенолов удаляют экстракцией: уже при первой обработке фенолы из сточных вод извлекают бензолом, во второй емкости к бензольной вытяжке добавляют NaOH и извлекают фенол в виде фенолята натрия, после чего бензол можно вновь пустить в работу. Чаще для извлечения токсичных веществ из воды применяют адсорбционные методы. В качестве универсального адсорбента прежде всего используют активированный уголь и синтетические ионообменники. При отсутствии подходящих поглотителей сточную воду можно фильтровать через слой глины. В качестве адсорбента используют и торф, но при этом в воду переходят гуминовые кислоты, которые придают ей неприятный запах, цвет и могут реагировать с растворенным в воде хлором (например, добавляемым для дезинфекции).
3.4.3. Очистка питьевой воды
Использование торфа в качестве фильтра особенно нежелательно при получении питьевой воды, так как при хлорировании воды образуются различные хлорпроизводные гуминовых кислот, причем некоторые из них обладают мутагенными свойствами. Следы гуминовых кислот всегда обнаруживаются в грунтовых водах; таким образом, при хлорировании питьевой воды всегда надо учитывать возможность образования токсичных хлорпроизвод-ных. Пока отсутствуют данные для выработки действующих норм, определяющих допустимые концентрации таких продуктов галогенирования. Если при получении питьевой- воды используют фильтрование, то фильтры должны быть изготовлены из активированного угля, чтобы полностью отделить все остатки пестицидов, фенолов и тяжелых металлов.
