Часть 1. Очистка сточных вод
ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Лабораторная работа 1
Метод нейтрализации.
Очистка кислых сточных вод от ионов металлов
Общие сведения
Сточные воды многих промышленных предприятий содержат избыточное количество кислот или щелочей. Высокая концентрация ионов водорода в сточных водах обусловлена наличием в них свободных минеральных (серная, соляная, азотная, фосфорная, плавиковая) кислот и в значительно меньшей степени органических кислот. Избыточная концентрация гидроксидных ионов возникает при наличии в растворах щелочей (гидроксидов калия, натрия, аммония и щелочно-земельных металлов). Согласно действующим нормативам сброс сточных вод в городские канализационные сети и в открытые водоемы допустим только при величинах рН 6,5−8,5. Если рН стоков выходит за эти пределы, то сточные воды подвергают нейтрализации, под которой понимают снижение концентрации в них свободных водородных или гидроксидных ионов. Используют нейтрализацию смешением кислых и щелочных сточных вод, реагентную нейтрализацию, фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит и др.). Для нейтрализации кислых сточных вод применяют такие реагенты, как щелочь, аммиачная вода, карбонат натрия; щелочных сточных вод – растворы кислот или газообразные оксид углерода (1У), оксид серы (1У) и др., входящие в состав дымовых газов [5]. Нейтрализация (самостоятельно или в сочетании с другими методами) применяется при решении различных технических задач, в частности простого обезвреживания сточных вод, получения осветленной воды и выделения ионов металлов в виде осадка, например гидроксидов металлов, обессоленной воды, утилизации компонентов сточных вод, создания оборотного водоснабжения.
Реактивы : 1. CuSO4 (растворы 1-2 г/л CuSO4 +10 мл/л H2SO4);
2. Мурексид (пурпурат аммония), 0,2 % смесь индикатора с NaCl; 3. ЭДТА, раствор 0,025 М;
4. NH4OH, водный раствор (1:1); 5. NaOH или Са(OH)2, раствор 1 М.
Оборудование: 1. Фильтры – синяя лента; 2. Стакан – 150 мл (5 шт.); 3. Воронки – 5 шт.;
4. Пипетка – 5 мл; 5. Колбы – 150 мл (5 шт.); 6. Мерный цилиндр – 50 мл, 100 мл;
7. Мерные колбы – 100 мл (5 шт.); 8. Бюретка с NaOH (Са(OH)2) – 1 М;
9. Микробюретка с раствором ЭДТА; 10. Магнитная мешалка; 11. рН-метр.
Ход работы
1. Освоение методики анализа кислых растворов на содержание ионов меди. В колбу помещают 5 мл раствора соли меди, разбавляют дистиллированной водой до 50 мл, прибавляют мурексид на кончике шпателя (или 3−4 капли раствора), титруют раствором трилона Б до изменения цвета раствора, добавляют по каплям аммиак (1:1) до перехода окраски в зеленоватую и продолжают титровать раствором ЭДТА до достижения сиреневой окраски раствора.
Расчет результатов анализа проводят по формуле
C=V·0,025·M·1000/a, мг/л,
где V – объем раствора ЭДТА, израсходованный на титрование ионов металла, мл;
а – объем аликвоты, взятой на титрование, мл; М – молярная масса металла.
2. Определение концентрации ионов меди в предложенной сточной воде Сисх, мг/л.
3. Нейтрализация исследуемых сточных вод до рН=3, 5, 6, 8, 9 раствором NaOH (Са(OH)2). Для проведения нейтрализации отбирают 5 проб исследуемого раствора объемом по 50 мл с помощью мерного цилиндра в стаканы объемом не менее 150 мл. В них проводят нейтрализацию при перемешивании на магнитной мешалке и при постоянном замере значений рН на рН-метре. По достижении необходимой величины рН (или близкого к нему значения) растворы при перемешивании выдерживают 1−2 мин. Результаты измерений заносят в табл.1.1.
Таблица 1.1
Расход реагентов на нейтрализацию сточной воды
4. Отделение осадка гидроксида меди после нейтрализации методом фильтрования.
5. Определение остаточной концентрации ионов Cu2+ в фильтрате с остаточной концентрацией Сост, мг/л. Сравнение ее с ПДК.
6. Определение степени извлечения металла α по формуле
α=Сост/Сисх·100 %.
Результаты заносят в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Определение степени извлечения ионов металла
7. Анализ зависимости степени извлечения ионов меди от рН раствора. Построение соответствующей графической зависимости.
8. Оформление выводов и рекомендаций.