Retinerea substantelor poluante prin precipitare

Retinerea substantelor poluante prin precipitare

Precipitarea este procesul de epurare bazat pe transformarea poluantilor din apele uzate in produsi greu solubili. Precipitarea este, de regula rezultatul unor reactii chimice din care rezulta substante mai greu solubile, dar ea poate avea loc si in urma unor schimbari ale conditiilor fizice, cum ar fi:

suprasaturarea apei prin concentrare;

micsorarea solubilitatii unor substante organice prin sporirea concentratiei de electroliti;

micsorarea solubilitatii unei sari prin marirea concentratiei unuia dintre ioni, care o compun, respectiv a ionului cu nocivitate redusa.

Un astfel de exemplu de aplicare a precipitarii este cel al indepartarii prin precipitare a flururilor din apa, sub forma de florura de calciu, prin introducerea de ioni de calciu, eventual adaos de CaCl₂. Aceasta introducere de ioni de calciu duce la deplasarea echilibrului in directia transformarii unei cantitati mai mari de ion F^- in florura de calciu care este o sare greu solubila. Procesul se desfasoara astfel:

2 F^- + Ca²⁺ ------ CaF₂

precipitat

Precipitarea pe scara industriala se aplica pentru indepartarea din apa a ionilor metalelor grele din apele industriale uzate rezultate in urma unor procese metalurgice, acoperiri galvanice, colectarea apele de mina, spalari de minereuri, etc.

Procesul se bazeaza pe faptul ca acestia formeaza hidroxizi cu solubilitate scazuta la anumite valori ale pH-ului.

In tabelul 4.2. sunt prezentate in mod centralizat poluantii ce pot fi indepartati prin precipitare si agentii de precipitare utilizati.

Eliminarea poluantilor prin precipitare Tabelul 4.2.

Indepartarea ionilor metalici prin coagulare electrochimica

Indepartarea ionilor de metale prin procedeul de coagulare electrochimica, procedeu numit si electrocoagulare, consta in introducerea in apa a ionilor metalici necesari coagularii printr-un proces de electroliza. Pentru realizarea acestui procedeu se folosesc celule de electroliza cu anozi metalici realizati din metale, cum ar fi aluminiu fierul, cupru etc. Prin procesul de electroliza, metalul din anod este dizolvat si elementul metalic este trecut in stare ionica, conform reactiei:

Al - 3e^- ------- Al³⁺

Fe - 2e^- -------- Fe²⁺

Cu - 3e^- ------- Cu²⁺

Procesul continua prin hidrolizarea ionilor , dupa cum urmeaza:

Al³⁺ + 3HOH  ----- Al(OH)₃ + 3H⁺

Fe²⁺ + 2HOH ------ Fe(OH)₂ + 2H⁺

Cu²⁺ + 2HOH ------ Cu(OH)₂ + 2H⁺

De exemplu in cazul anozilor de fier, hidroliza conduce la formarea de Fe(OH)₂ . Fe²⁺ se oxideaza pe baza oxigenului din apa la fier trivalent cu formarea de Fe(OH)₃, care coaguleaza particulele coloidale, prin adsorbtia acestora pe suprafata coloizilor.

Trebuie precizat faptul ca, in acest proces au loc si alte reactii secundare, cum ar fi faptul ca la nivelul electrodului anodic in afara de formarea ionilor Al³⁺ , ionii de clor din apa se transforma in clor gazos si in continuare pot reactiona cu formarea de acid clorhidric, care reduce pH-ul apei uzate, conform reactiilor:

2Cl^- ------ Cl₂ + 2e^- : E⁰ = 1,26 V

Cl₂ + H₂ O ------ HOCl + HCl

In schimb la catod au loc reactii de formare atat a hidrogenului gazos, cat si a ionilor hidroxil, conform reactiilor:

H⁺ + e^- ------ 1 / 2 H₂

H₂ O + e^- ----- 1 / 2 H₂ + OH^-

O₂ + 2H₂ O + 4e^- ------ 4OH^-

Ca urmare a cestor reactii pH-ul solutiei sufera modificari.