הבנת תפקידם של pH מים במתכת כבדה ו-Removal

pH מים הוא משתנה מאסטר השולט בהתנהגות הכימית של מתכות כבדות במים טבעיים, משככי תעשייתיים ושתייה מערכות מים.זה קובע solubility, speciation, reactivity, ובסופו של דבר הרעילות והזמינות הביולוגית של מתכות.עבור מהנדסים סביבתיים, מפעילי טיפול במים, ואנשי מקצוע רגולטוריים, תפיסה עמוקה של אינטראקציות pH-metal היא הבסיס לתכנון אסטרטגיות יעילות ומניעת זיהום ומניעה של מולקולות אבטחה, מאחורי הכימיה של כימיקלים וטכנולוגיות בקרה, בקרה בטוחה של חומרים סביבתיים, וטכנולוגיות בקרה.

יסודות pH מים וכימיה מתכת כבדה

(ה) , PH) הוא קנה מידה של ממדי (HoriFLT:0 +03earFLT:1) בפתרון: שינוי חד-ממדי ב- pH תואם לשינוי כפול ב-Horiph:2+FLT 3 פועל באופן ישיר על-ידי pH 7+FLT=N) משפיע על רמת ה-HFLT:4 ו- 7.

מתכות כבדות כגוןעופרת (Pb), קדמיום (Cd), כספית (Hg), ארסן (As), כרום (Cr), נחושת (Cu), אבץ (Zn) הם אלמנטים עם צפיפות גדולה יותר מ 5 גרם / 3.הם נמצאים באופן טבעי בסביבה אבל הם לעתים קרובות משוחררים בריכוזים מזיקים על ידי כרייה, smelting, אלקטרו-plating, ייצור, טנגני, פעילות חקלאית, חקלאות, חקלאות, פעילות צמחית, חקלאות, וחקלאות מורכבת, רק לעתים רחוקות, מתכות, רק עם מים מורכבים, רק לעתים רחוקות, ותפקוד אורגני, רק עם מים מורכבים, אורגני, רק עם סגסוגת, רק עם סגסוגת, רק עם סגסוגת, רק עם סגסוגת, רק עם , רק לעתים רחוקות.

המונחים: Speciation Concept

(ב) [17] עיין ב[[1924]] ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]

כיצד pH משפיע על ניידות מתכת כבדה במערכות מים

ניידות היא הנטייה של מתכת לעבור דרך מים, בין אם בצנרת מים קרקע, זרם פני השטח, או צמח טיפול במים.נהג המפתח הוא solubility: מתכות בצורת מומס לנוע עם זרימת המים; אלה בצורת מבודדת (precipitates, sorbed to מוצק) או מסונן. pH שולטות solubility בשלוש דרכים עיקריות.

המונחים: rising solubility

ב pH נמוך (בדרך כלל מתחת 5-6) מתכות כבדות רבות הן בשפע מאוד.השפע של HLACFLT:0 +cioFLT:1 להתחרות עם ions מתכת עבור אתרי מחייבת על מוצקים כמו חימר, חומר אורגני, ו תחמוצת ברזל, שחרור מתכות לפתרון. לדוגמה, קדמיום ומובילה desorb מ חלקיקים כמו טיפות pH, עלייה דרמטית שלהם בריכוז נמוך יותר, כמו ממתכת כהה, כמו מרוקן מים, כמו מחמצן, כמו גם מחמצן מתכתי דם נמוך.

אותו עיקרון חל על מערכות חלוקת מים.אם שתיית מים הופכת חומצית (pH < 6.5), זה יכול לשחיקה צינורות מתכת - במיוחד להוביל ונחושת.קווים שירות מוביל לשחרר PbibFLT:02+FLT:1 לתוך מים ברז, יצירת סיכון בריאותי ישיר.הפלינט, מישיגן, משבר מים (2014–2015) הוא דוגמה קטנטנית: מעבר למים ללא קורוזיציה נכונה, ירידה של דם, ורמות צינורית, ועופרת של דם מובילות.

המונחים: Precipitation and Immobilization

כאשר pH עולה לכיוון נייטרלי ומעט אלקליין (pH 7-9), ריכוז OHFreaLT:0)-FLT:1 עולה. ions מתכת להגיב עם תחמוצת מתכת כדי ליצור הידרוקסידים מתכת בלתי פתיר.

  • (ב) ויקרא י"ד:2+3 ,2 OHFLT:2 ⁇ -FLT 3 ;2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"ד:2 ויקרא י"ד): "וַיָּבְהִיא רָאוּ רָאוּ רָאוּ רָאשׁ הוּא הוּא הוּא רָאוּ" (ב)
  • תלמוד ב' ב':2 ויקרא י"ד:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא ויקרא יט:5

משקעים אלה מפחיתים ריכוז מתכת מבוזר על ידי פקודות של גודל.החלקיקים המוצקים ניתן להסיר על ידי סידמנטציה או סינון.זה הבסיס ל"משקעים לימוזינה" - השיטה הנפוצה ביותר להסרת מתכת כבדה בטיפול במים תעשייתיים.

עם זאת, לכל מתכת יש טווח pH אופטימלי עבור כלולה מינימלית.עבור להוביל, הסוללה המינימלית היא סביב pH 9-10; עבור אבץ, זה pH 9-10; עבור קדמיום, pH 10-11; עבור chromium (III), pH 8-9 הפעלה מחוץ לטווח זה - נמוך מדי או גבוה מדי - מסולקים את המתכת.

pH גבוה מאוד: Redissolution עבור מתכת Amphoteric

(ב) ,[דרוש מקור]]: [ה] [ב]] [ה[[המאה ה-20], [ה[[1924]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

גורמים אינטראקטיביים המשפיעים על התנהגות מתכת מעבר ל- pH

בעוד pH הוא המשתנה הדומיננטי, הוא אינטראקציה עם פרמטרים אחרים של כימיה מים כדי לקבוע את גורל המתכת האולטימטיבי.

מורכבות עם Ligands אורגני ו-Inorganic

(ב) ,[32]] ,[32]] ,[32] ,[32] ,[32]] ,[32] ,[32]] ,[32] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

רצועות אורגניות - כגון חומצות לחות ואזרחיות מחומר צמחי מתפורר, EDTA מנקינים תעשייתיים, או citrate מ עיבוד מזון - יכול ללקט מתכות, לשמור אותם בפתרון אפילו ברמות pH שבו המשקעים בדרך כלל להתרחש.זה הסיבה להסרת מתכת במים מורכבים לעתים קרובות דורש חמצון או חמצון מתקדם כדי לשבור pH אורגני לפני ההסתגלות.

מודעות על פני השטח

Sorption - ההחזקה של תות מתכת על משטחים מוצקים - היא מאוד רגישה ל- pH מתכת (iron, Manganese, אלומיניום), מינרלים וחומר אורגני יש קבוצות הידרוקסיל משטחים שהפכו לפרוטון או מופרעים בהתאם ל- pH. at low pH, משטחים מופעלים הם חיובי, דוחה את תחבושות המתכת.

המונחים: Redox

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שיטות ל-Hy Metal Removal: pH-Centric Approaches

בהתחשב בכך pH מניע solubility ו sorption, זה מרכזי כמעט כל טכניקת הסרת. להלן הם השיטות העיקריות בשימוש בטיפול במים ושיקום סביבתי, עם דגש על בקרת pH.

אינפלציה כימית

זוהי השיטה המתושמת ביותר עבור מי פסולת תעשייתית מתכת-לדן (calcium hydroxide) או סודה סיבתית (Sodium hydroxide) נוסף להעלות את ה- pH לנקודה מינימלית של המתכת. Lime (התוספת של hydroxides), אשר דורשת ריצוף תחמוצמי, ולאחר מכן dewatered ו- disposed. for מעורבת, שני משקעים נפוצים: 1F הראשון כדי להסיר ריצוף, ולאחר מכן, כדי לספק HCD) חומר נפץ מורכב, ולאחר מכן, ולאחר מכן, כדי להסיר את חומר נפץ, כלומר, כלומר, כלומר, כדי להגדיל את חומר נפץ, 1D.

קידוד ו Flocculation

(הופנה מהדף sulfate אלומיניום (alum) או כלורל ריטרי נוסף תחת pH מבוקר (בדרך כלל 5.5-7.5 עבור אלומיניום, 4-6 עבור ferric) כדי ליצור flocs מתכת כי מתכות חלקיקים גורפים (ply 5.5-7.5) יש להתאים כי יעילות coagulant תלויה היווצרות של מינים חד-חמצני חיובי.

Ion Exchange

(הופנה מהדף ⁇ ) (הופנה מהדף ⁇ ) השתמש בקבוצות פונקציונליות קבועות שמשנות את HFLT:0+reaFLT:1 או NacioFLT:2+FLT 3 עבור צילומי מתכת.התהליך הוא רגיש ל- pH: ב- pH נמוך, HulfFLT:4 + FLT:5 מתחרה חזק, צמצום יכולת החלפתם הטובה ביותר ב- pH נמוך יותר (אך)

מודעות

הפעיל פחמן, ביוכריז, zeolites ומדיה מיוחדת (למשל, תחמוצת feranular ferric hydroxide, מופעלת alumina) פרסומות מזורבת דרך מורכבות משטח. pH משפיע הן על המטען משטח והן על ראיית מתכת.לדוגמה, מודעות של PH (V) על תחמוצת מים ferric hydroxide הוא מקסימלית ב PH-7; עבור הערה חשובה (Ficeric) ב-i) ב-Hicial 2.

Membrane Filtration

osmosis הפוכה (RO) וננומטריה (NF) להסיר מתכות מומסות על ידי דילול גודל ודחייה של pH השפעה על בדיקת מתכת ועומס משטח membrane.לדוגמה, ב- pH אלקליין, מתכות עלולות ליצור מינים נייטרליים או anionic העוברים באמצעות ננומטרציה פחות יעילה RO בדרך כלל משיגה > דחייה עבור רוב, מתכות, אבל הפעלה בתוך PH (%- 7) היא יעילה ביותר של פחמן (מדומים) היא תגובה גבוהה כל כך פחות יעילה פחות יעילה (R) או 4.

טיפול ביולוגי

מיקרואורגניזמים מסוימים (בקטריה, אצות, פטריות) יכולים לצבור או להפוך מתכות. biosorption - מחייב פסיבי קירות תאים - הוא תלוי מאוד pH-תלוי קירות תאי Bacterial לשאת carboxyl, photect, וקבוצות amine כי deprotonate כמו pH עולה, עלייה מטען שלילי ו- pH מחייב.

יישומים מעשיים בטיפול במים ושיקום סביבתי

טיפול במים

בטיפול במים קונבנציונליים, pH מותאם להתאמה של קידוד (ply pH 6-7 עבור אלומיניום) ולשלוט בקורוזיה במערכת ההפצה.TheFLT:0EPAעופרת ו-Copper RuleFLT:1 דורש שימוש במים כדי לשמור על pH ו alkalinity הממזערת את קורוזיה.

טיפול תעשייתי

תעשיות כגון מתכת סיימור, שפע, ייצור סוללות, כריית חייב לטפל שפכים כדי לעמוד בסטנדרטים של פריקה.גישה כללית: מיכל שווה (זרמים כפולים), הסתגלות pH עם סיד או סיבתיות למשקעים אופטימליים, בנוסף coagulant ו flocculant, clarification, לפעמים filtration חול, ו pH סופי לפני התאמה או שימוש חוזר.

« אזהרות אזהרות

מכרות נטושות משחררות מים עם pH נמוך כמו 2-3, לדן עם ברזל, מנגן, אבץ, נחושת, ולפעמים אנסן. מערכות טיפול פסיביות להשתמש ניקוז אבן גיר, ערוצי אבן גיר אוקסים, או בנוי רטובות. Limestone מעלה pH ל-6-7, precipitating ברזל ואלומיניום, אבל הופך למצופה ("מדבקות") על ידי תחמוצת ברזל, להפחית את יעילותומת המתכת (Ricerlimateerlimate).

מים חמים Remediation

בטכניקות תיווך של השב"כ מזרקות לעתים קרובות תיקונים לשינוי pH.לדוגמה, הזרקת פתרון אלקליין (סויום פחמן) לתוך אקוויפרים חומציים יכול לחדור מתכות. Permeable reactiveblock (PRBs) המכיל אפס-valent ברזל או אבן גיר יכול להעלות pH ולהקטין את המתכות.

מסקנה: pH כבקרה לניהול מתכת כבד

pH מים אינו רק פרמטר ניטור שגרתי - הוא מנוף שליטה עיקרי לגורל ולהובלת מתכות כבדות. על ידי הבנת העקרונות של solubility, speciation, מורכבות, ומודעות, אנשי מקצוע סביבתיים יכולים לתמרן pH כדי לחדור מתכות, לשפר את ההסרה, ולמנוע זיהום.אם במפעל עירוני, מתקן תעשייתי או אתר מזוהם, ניהול תקין הוא הבסיס של מתכת מוצלח הוא הסרת מתכת כבדה.

לקריאה נוספת, להתייעץ עם מים קרקעיים של EPA ושתייה מים מים ווטרפל (Vilph) מקורות וספרי לימוד סמכותיים (FLT:2 Water ChemistryphFLT 3: על ידי בנימין ו- Lawler (2013) הבנה מקיפה של כימיה מים ובקרת תהליך מבטיחה כי הסרת מתכת כבדה יעילה, יעילה, יעילה מבחינה כלכלית, והגנה על בריאות הציבור והסביבה.