Ağır Metal Hareketliliği ve Yok Edilmesindeki Su pH'ının rolünü anlamak

Su pH, doğal sularda ağır metallerin kimyasal davranışını yöneten bir değişkendir, endüstriyel effluentler ve su sistemlerini kontrol eder.Bu makale, pH-enerjisinin arkasındaki fizik ve kimyayı keşfeder ve sonunda, pH kontrollerinin ve gerçek hayattaki uygulamalarını tanımlar, sağlıklı su arıtma operatörleri ve düzenleyici profesyoneller için, pH-metal etkileşimlerinin derin bir kısmı etkili stratejileri tasarlamak ve kirlenmeyi önlemek için temeldir.

Su pH ve Ağır Metal Kimyası Temelleri

pH, hidrojen iyonlarının konsantrasyonuna uygun bir ölçektir (H[DÜDÜ:0)+[) çözümünde bir tane sıvı değişimidir.(OH)+).+)) pH 7'da (D)))))) Bu tür bir çözümden daha fazla (H) oluşur.

Ağır metaller (Pb), kamyum (Cd), mayın (Hg), arsenik (As), kromyum (Cr), bakır (Cu), ve çinko (Zn) çevrede doğal olarak daha fazla yoğunlukla var, ancak genellikle organik ligandal reaksiyonları ile zararlı konsantrasyonlarda, elektroplating, batarya üretimi, tannery operasyonları ve tarım.Suda, bu metaller nadiren sadece serbest iyonlar olarak var.

The Speciation Concept

[Sessizler, [Döneticiler) [Döneticiler) [Ceffüzler[değiştir | kaynağı değiştir] [FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=[FONT=)[değiştir | kaynağı değiştir]

pH, Aquatic Systems'de Ağır Metal Hareketliliği Nasıl Etkiler

Hareketlilik, su yoluyla hareket etmek için bir metal eğilimidir, bir yeraltında veya su arıtma tesisinde bir yüzey akışında veya bir su arıtma tesisidir. Anahtar sürücü çözünürlüktedir: su akışı ile çözülmüş form seyahat eder; bunlar, partiküller, katılar için eller, filtrelenir veya üç büyük şekilde pH kontrolleri solukluktır.

Asitk Koşullar: Artan çözünürlük

Düşük pH (tipik olarak 5–6), birçok ağır metal çok daha belirgindir. Hömert )+) Metal iyonları ile, katı mineraller, organik madde ve demir oksitler gibi hassas siteler için rekabet eder, metalleri bir şekilde çözümle serbest bırakır. Örneğin, bakır ve mangansorb, metalin tüm sularda konsantrasyonunu dramatik bir şekilde artırabilir.

Aynı ilke su dağıtım sistemleri için geçerlidir.Eğer içme suyu asitli (pH < 6.5), özellikle de doğru korozyon kontrol etmeden kaynak ve bakır.(FLT:0)2+) musluk suyu içine girer, doğrudan bir sağlık tehlikesi yaratır. Flint, Michigan, su krizi (2014-2015), doğru korozyon kontrol olmadan kaynak geçiş sonrası, pH düştü ve klor kimyası değişti, büyük bir yollara yol açar.

Bazilyasal Koşullara Uğru: Precipitation and Immobilization

pH nötr ve hafif alkaliye doğru yükselir (pH 7–9), OH'nin konsantrasyonu)-) yükselir. Metal iyonlar, çözünemeyen metal hidroxides şeklinde tepki verir.

  • Pb)2+) + 2 OH)))[FLT: 4)[D)[Dönemli) - Hidroxide precipitate
  • C[DÜDÜ:0)2+[DÜDÜDÜŞÜŞÜŞÜNÜCÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ TÜSİADİ: 2 → C (OH))[DÜye/Üye)[Üye/Üye/ŞEKSÜye/Üye)
  • Zn)2+) + 2 OH)))[D)[D)[D)

Bu yağış, metal konsantrasyonu büyüklük emirleri ile azaltılır. Katı parçacıklar daha sonra seditasyon veya filtrasyon tarafından kaldırılabilir. Bu, endüstriyel atıksu tedavisinde en yaygın ağır metal geri yükleme yönteminin temelidir.

Bununla birlikte, her metal minimum çözünürlük için en uygun pH aralığına sahiptir. liderlik için minimum çözünürlük pH 9-10 civarındadır; çünkü jmium, pH 10–11; Kromium (III), pH 8–9. Bu aralığın dışında çalışır - çok düşük veya çok yüksek - metali yeniden çözün.

Çok Yüksek pH: Amphoteric Metals için Kırmızılık

Bazı metaller amphoteric - hem asit hem de temel olarak hareket edebilir. pH çok yüksek olduğunda (above 10–11), hidroxidesleri bir toparlanabilir anonik kompleksler. Örnekler çinko (HMSD))[D[D)[Dönetici[Dönetici:2][)[Düzüğün [Düzüğün)[Düzüğün)[Düzüğün)[Düzüğün [Düzüğün)[Düzüğün)[Düzüğün)[Düzüğün (Hücre)

Etkileşimli Faktörler Metal Davranışı pHın Ötesinde Etkiliyor

pH baskın değişken olsa da, nihai metal kaderini belirlemek için diğer su kimya parametreleri ile etkileşime girer.

Inorganik ve Organik Ligands ile karmaşıklaşma

Doğal ve antropojenik ligands, metalleri çözümle, çözünürlüklerini ve şarjlarını değiştirebilir (CFONT)[Dönetici:0)[FLT][D[Dönetici: 9)

Organik ligands - susuz bitki maddeden aşağılanan nemli ve ağır bir şekilde, ETA'nın gıda işlemeden önce organik maddelerden veya sililmesinden dolayı - metallerin bile normal olarak meydana gelebileceği durumlarda bile çözümde tutulması.

Yüzeylere Bağlanma

Sorption - metal iyonların sağlam yüzeylere bağlı olarak ek - yüksek pH - hassastır. Metal oksitler (iron, manganese, alüminyum), ki mineraller ve organik madde tüm yüzeysel hidroxyl gruplarının hepsi, pH'ya bağlı olarak oluşur. Düşük pH, yüzeyler olumlu şarj edilir, pH'da metaller, pH'da artışlar, bu mühendislerden oluşan bir şekilde, kedi metalleri olumsuz şekilde kullanabilirler.

Redox Koşulları

pH ve kırmızıox potansiyeli (Eh) çiftleşmiştir. birden fazla oxidasyon durumda bulunan metaller için - kromat (CrFLT:0) 3+)[FLT: 8)) - psiyonel olarak (D) ve nasıl tepki verdiği (örneğin, psiyonel)

Ağır Metal Yoku için Yöntemler: pH-Centrik Yaklaşımlar

pH'nın çözünürlük ve iyonorasyonları olduğundan, neredeyse her kaldırma tekniğine merkezidir. Aşağıda, su tedavisi ve çevre remediasyonda kullanılan birincil yöntemlerdir, pH kontrolüne vurgu ile.

Kimyasal Precipitation

Bu, metal-laden endüstriyel atıksu için en yaygın uygulanan yöntemdir. Lime (calcium Hidroxide) veya caustic soda (sodium Hidroxide) metalin minimum çözünürlük noktasına eklenmiştir.

Coagulation and Flocculation

Metal sulfate (alum) veya ferric klorür gibi Coagulants kontrollü pH (tipik olarak 5.5-7.5) için 4-6, ferric için) metal Hidroxide flocs oluşturmak için.[Dönetici)[Dönetici)[Dönetici)[Dönetici)[Dönetici)[Dönetici:0[Dönetici:0[Dönetici:2

Ion Exchange

Ion exchange reçineleri ( metaller için eğitim) H) + ) veya Na) +) metal iyonlar için daha iyi seçimdir: düşük pH, H) ile rekabet eder.

Bağırsaklık

Aktif karbon, biyokar, zeolitler ve özel medya (örneğin, granular ferric Hidroxide, aktif alumina) adsorb metalleri yüzey kompleksi aracılığıyla etkiler. pH 7-9. içme suyu kılavuzları için [V) pH 4-7'de maksimum düzeyde pH'nın önemine dikkat edin.

Membran Filtrasyon

Örneğin, alkali pH, metaller nanotüpler yoluyla daha az etkili bir şekilde metalleri ortadan kaldırırlar; %95'i çoğu metal için reddedilmek, ancak ameliyat pH'ı membran toleransı (tipik olarak 4–11).

Biyolojik Tedavi

Bazı mikroorganizmalar (bakteri, algler, mantarlar) metaller birikebilir veya dönüştürür. Biohidrasyon - hücre duvarlarına pasif bağlayıcı - ağır pH bağımlıdır. bakteriler hücresi duvarları da araba kutusuyl, fosfat ve pH olarak yüksek oranda azalır, negatif şarj ve metal bağlayıcı olarak artar.

Su Tedavisi ve Çevre Yeniden Araçlama Uygulamaları

Belediye İçme Su Tedavisi

Geleneksel su tedavisinde, pH, koagülasyonu optimize etmek için ayarlanır (tipik olarak pH 6-7) ve dağıtım sisteminde korozyon kontrol etmek için ayarlanır.Ücretsiz su kaynağı ve bakır kuralı[DüzükT:1), tedavi genellikle oksidasyon, pH ve alkaliklüğü korumak için su hizmetleri gerektirir. Birçok sistem korozyonu veya pH'yı 7-8'e ayarlayın.If theDANIUS kaynağı su yüksek metallere sahiptir (örneğin, arsenic in ⁇ ), tedavi genellikle oksidasyon gerektirir, pH ayarı içerir.

Endüstriyel Effluent Tedavisi

Metal bitirme, kaplama, batarya üretimi ve madencilik gibi endüstriler, deşarj standartları ile tanışmak için atık su arıtmalıdır. Genel yaklaşım: eşitleştirme tankları (blend akışlar), orta yerleşme ile birden fazla pH ayarı kritiktir; birçok tesis, PLC kontrollü dosing pompalar kullanır.

Asit Mine Draj Remediation

Terkedilmiş mayınlar 2–3 kadar düşük olan pH ile su serbest bırakır, demir, manganse, çinko, bakır ve bazen arsenik. Pasif tedavi sistemleri limestone drenajlarını kullanır, anoxic limestone kanallarını veya inşa edilmiş ıslak bölgeleri oluşturur. Limestone pH'ı 6-7'ye yükseltir, demir ve alüminyuma öncelik verir, ancak demir hidroxide tarafından da uygulanır.

Groundwater Remediation

Örneğin, peçeteli aritme teknikleri genellikle pH'ı değiştirmek için değişiklikler yapar. Örneğin, alkali çözümü enjekte eder (sodium karbonat) asitli aquiferlere devretebilir. Permeable challenges (PRBs) demir veya kireç taşı ile yaratılan nötr pH bölgesinde, demir korozyonu artırabilir.

Sonuç: Ağır Metal Yönetimi için Kontrol Olarak pH

Su pH sadece rutin bir izleme parametresi değildir - bir belediye bitkisi, endüstriyel bir tesis veya kondüktör bir site için birincil kontrol aracıdır, uygun pH yönetimi Flint'deki liderlikten büyük asit maden suyuna kadar uzanan makroakonomikülasyona yol açabilir, ders nettir: pH'nın kontrol edilmesi risktir.

Daha fazla okuma için, ESRAT:0)EPA Ground Water'e danışın ve Su içmek) kaynaklar ve yazarlık ders kitabı [FONTT:2)Water Chemistry) Benjamin ve Lawler (2013) tarafından kapsamlı bir su kimyası ve proses kontrolü anlayışı, ağır metal geri yüklemenin etkili, ekonomik olarak uygulanabilir ve çevresel olarak koruyucu olmasını sağlar.