Su Sistemlerinde Ağır Metal Çözülmesi Üzerine Ph Seviyelerinin Etkisi

Bir su sistemi pH seviyesi, pH ölçeğinde en kritik kimyasal parametrelerden biridir - metal iyonları ve ağır metallerin toksisitesini veya precipteleri, endüstriyel effluentler veya içme suyu malzemeleri, hidrojen iyonlarının konsantrasyonunu değerlendirmek - ekolojik riskin değerlendirilmesi ve yasal standartların nasıl çözüldüğünü kontrol eder.

pH ve asitliği anlamak /Alkalinity

pH ölçeği, 0 (yüksek derecede asitli) ile 14 (yüksek alkali) arasında değişen pH ölçeği, 7'lik nötr olmak üzere, hidrojen iyon aktivitesinin günlük olarak ölçülmesidir. Bir pH ünitesinin değişimi sadece bir statik sayı değildir; doğal sular genellikle 6.5 ve 8.5 arasında pH değerleri vardır, ancak madencilik, endüstriyel deşarj ve tarımsal runoff gibi antropojenik aktiviteler önemli bir sapmalara neden olabilir.

Ağır Metal Çözüntüleri

Hidrolysis ve Metal Türleri

Sudaki ağır metaller hidratlanmış kabuklar olarak var, ancak spektralasyonları pH ile dramatik bir şekilde değişiyor. pH artışları, hidrojen iyonları çözümden kaldırıldı ve metal iyonları çoğunlukla Pb2+ olarak varılır: pH 6'dan daha yüksek, PbOH+'nın üzerinde yükselir ve alkalik pH, Pb(OH) 2'nin hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen ardından metal dengenin bozulması ile kontrol edilir.

Precipitation and Kompleksation

Metal hidroxides, karbonatlar, sulfides ve fosfatlar kontrol edilen pH'daki ağır metalleri kaldırmak için birincil mekanizmadır.Her metal hidroxide için, eğer pH 6'ya kadar azalırsa, Zn (OH)2'nin altına alınması, pH 8'da da aynı derecede karmaşık olan ve aynı zamanda yüksek çözünürlükte olan kimyasal maddelere bağlı olarak karmaşıktır.

Organik Madde ve Colloids'in etkisi

Çözülmüş organik karbon (DOC) iki rol oynar. Asitli koşullarda, organik madde daha fazla protonlu ve daha az karmaşık metallerdir, bu yüzden sıvı maddeye önemli ölçüde fayda sağlar. alkalik pH'ya karşı nötral maddeler de yüksek pH'ya sahiptir ve bakır gibi güçlü kompleksler oluşturabilir; yüksek pH'da, negatif yüzeyler normalde bululuklara neden olur.

Anahtar Ağır Metallerin Basit Davranışları

(Pb)

Kurşun, su içmesinde çok düşük seviyelerde düzenlenen bir nöronoksit metaldir (10 ppb WHO kılavuzluk) Karbonatın yüksek pH'dır (pH < 6), PbOH+'nın oluşumu nedeniyle PbOH+'da bile belirgin şekilde çözülebilir.

Cadmium (Cd)

Cadmium en doğal su koşullarından daha belirgindir. pH 6, Cd2+ hakimler ve alkali pH 8-10'da yüksek konsantrasyonlara ulaşabilir. Cd(OH)2, özellikle düşük presperatif koşullar altında meydana gelen çözünürlükte azaltır.

Arsenic (As)

Arsenic, tipik divalent metallerden farklıdır, çünkü klorlama (pH 4-7) ve arsenate As(V) olarak daha yüksek pH'da (AsO43-) daha fazla toksik ve daha zor bir şekilde kaldırmak için, daha toksik ve daha zor bir pH'da (pH 4-7) daha fazla karbonat (p) daha yüksek pH'da, arsenate desorbs ve daha mobil hale gelir.

Merkür (Hg)

Merkür oldukça toksiktir ve elemental paracury olarak kullanılabilir, inorganik iyonlar (Hg2+, Hg22+), veya organik türlerin tilmercury gibi katır.Inorganik paracury Hg2+ Hidrolyzes to HgOH+ and Hg(OH)2, HgO'nun alkali pH'a düşmesi ile birlikte, daha fazla nemsiz ve kloratın da geliştirilmesi.

Kromium (Cr)

Kromium iki oxidasyon eyaletinde çevresel olarak önemlidir: Cr(III) nispeten çözülmemiş ve daha az toksiktir; Cr(VI) oldukça basitleştirilmiş, mobil ve kardinojenikdir.Bırak (III) ve Cr(VI) arasındaki fark, organik madde veya Fe2+ şu anda Cr(VI) olarak kabul edilebilir.(III) Bu nedenle, pH'dan sıvı su ve mobilize edilebilir.

Çevre ve Sağlık İmplikasyonları

Ağır metallerin pH'sı doğrudan insan ve ekolojik sağlığı etkiler. asit yağmuru etkilenen göller, pH 4-5'e düşebilir, sedisyonlardan alüminyum ve ağır metallerin serbest bırakılmasına neden olur, balık öldürmesine ve biyoakcumulation in the food chain.In drink su dağıtım sistemleri, düşük pH can koreasyon boruları ve pirinç parçaları, kurşun ve bakırı suya atabilir. Flint, Michigan, su krizi daha sonra tekrardan bir yıldıza yol açabilir.

Su Yönetimi

Asit Mine

Kömür ve metal madenlerden gelen asit suyu genellikle 2-4'ün pH değerlerini, çözünmüş demir, manganez, alüminyum ve kamyum gibi ağır metalleri takip eder ve çinkoya neden olur. Yüksek asitlik piritenin (FeS2) hava ve suya maruz kalması gerekir. Remediasyon genellikle kertenkeme (CaO) veya kertenkeme (küreme) veya kertenkeme taşı kullanarak doğal olarak pH'ı 7-9'a yükselterek, metal hidroküre ve karbonatları azaltın.

Tarım Runoff

Gübre ve pestisit uygulamaları zamanla daha düşük toprak pH'ı daha düşük olabilir, özellikle de ammonium bazlı gübrelerle. asitik runoff, kamyum gibi metalleri seferber eder (fotosfer gübreleri ile temsil eder) ve bakır (scides) Buffer striptizleri ve tarım arazileri, pH'ı akışlara düşürmek için 6'dan daha fazla korur.

Urban Stormwater ve Industrial Effluents

Kentsel runoff genellikle araç emisyonlarından ağır metaller içerir, endüstriyel düşüş ve önleme altyapısı. Fırtına sularının pH'ı yaygın olarak değişebilir; asit yağmur katkıları ve betonla temas pH'ı yükseltebilir.Suda metal çözünürlük genellikle pH tarafından kontrol edilir ve sağlam askıya alınır. En iyi yönetim uygulamaları, ayak izi ve şişirme, ve pH ayarı (örneğin, limestone ile)

Su Tedavisi pH Kontrolleri için Stratejiler

Lime Neutralizasyon

Lime (kalcium hidroxide), su tedavisinde pH yükseltmek için en yaygın kimyasaldır. Metal iyonlarla çözünemeyen hidroxides şeklinde formlara tepki verir ve ayrıca alkalinity ve metal konsantrasyonun kaldırılması için etkilidir.

Coagulation and Flocculation

Alum (aluminum sulfate) ve ferric klorür, arsenik, lider ve kamyumun çöp suyundan çıkarılması için yaygın olarak kullanılan bir üründür.

Bağlanma ve Ion Exchange

Aktif karbon, biyokar, zeolitler ve diğer reklamlarorbeler, ağır metaller için kendi varlığını etkileyen pH bağımlısı suçlamalarına sahiptir. Örneğin, düşük pH'da, kedionik metallerin adsorbatımı azaltılır, çünkü H+ bağlayıcı siteler için rekabet eder.Daha yüksek pH'da, metaller yüzey hidroxides olarak önceden kullanılabilir. Ion değişim reçineleri belirli pH aralıklarında faaliyet gösterilebilir, ancak verimlilik genellikle bu pencerenin dışındaki düşüşleri azaltır.

Düzenleme Standartları ve İzleme

Büyük düzenleyici ajanslar, sudaki ağır metaller için maksimum kirletici seviyeleri belirledi, birçok tanesi de farmasötik pH'daki çözünürlük limitlerini su kimyasındaki değişimler için dikkate almak için nötr pH'da ayarlanan metal konsantrasyonunun altında bile yüksek oranda düşük olduğunu vurgular.

Araştırma ve Politikada Future Yol

Araştırma, pH, doğal organik madde, mikroorganizmalar ve metal hareketliliği arasındaki karmaşıklığı çözmeye devam ediyor. İklim değişikliği, çöküntü modellerini ve toprak asitliğini değiştirmek, potansiyel olarak metal emisyonlarını artırmak ve birçok ülkede geliştirilmiş korozyon standartların geliştirilmesini sağlamak gibi.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Ağır metal çözünürlük üzerindeki pH etkisi, metal kirliliğini yönetmek için güçlü bir araçtır - organik madde, rekabet etme ve kırmızıox koşulları dahil - burada belirtilen kimyasal ilkeleri anlamak için metal kirliliğini anlamak için temel bir uygulama olacaktır.