Обзор методов очистки сточных вод от меди, ванадия, никеля и марганца

ОЧИСТКА ОТ СОЕДИНЕНИЙ МЕДИ К подгруппе меди относятся такие ионы: Hg2+, Cu2+, Bi3+, Cd2+, Pd2+. Сульфиды этих катионов осаждаются не только в соляной, но и нейтральной и в щелочной средах при действии H2S, (NH4)2S или (NH4)2S2 [1]. Все соединения Cu+ или трудно растворимы или образуют устойчивые комплексы [2]. В отличие от других катионов этой подгруппы гидроксиды меди и кадмия легко растворяются в аммиаке.

Все соединения меди можно разделить на следующие группы [3]: 1.Трудно растворимые в воде, но более или менее легко в кислотах (HCl, HNO3). a) Гидроксид меди; b) Углекислотные и фосфорнокислые; c) Основные соли. 2. Трудно растворимые в воде и в кислотах (HCl, HNO3). а) Сернистые соединения (растворимые в азотной кислоте); b)

СuX (CuCl легко растворима в соляной кислоте). Вытеснение меди из её солей более активными металлами Из водных растворов солей меди, медь вытесняется более сильными металлами, стоящими, согласно электрохимическому ряду напряжений, до меди [2, 3, 4, 5, 6, 7]. Взаимодействие с сульфидом аммония или сульфидами натрия и калия При добавлении по каплям аммиачного раствора сульфата меди к (NH4)2S происходит образование комплекса состава: [NH4][CuS4] [2, 6]. Образование происходит из кислых и нейтральных растворов [3, 8].

Взаимодействии с H2S Двухвалентная медь из водных растворов солей осаждается сероводородом в виде черного CuS [2, 4, 6, 8]. Выпадение осадка происходит не только в HCl, но и при рН>=7 [6]. Взаимодействие с гидроксидами При кипячении с водой CuCl взаимодействует с водой с образованием Cu2O [4]. При взаимодействии солей меди Cu2+ со щелочами происходит образование гидроксида меди (2)

[2, 3, 4, 5, 6, 8]. Однако при добавлении избытка щелочи происходит растворение с образованием растворимого комплекса. В присутствии тартратов, цитратов, арсенатов гидроксиды не дают с солями двухвалентной меди осадка гидроксида меди (2), а происходит образование темно-синего раствора [4]. Глицерин, винная, лимонная кислоты образуют с медью окрашенные комплексы, из которых медь не осаждается [5]. Растворение гидроксида меди наблюдается при взаимодействии его с

NH4OH. При нагревании гидроксид меди разлагается с образованием CuO. Взаимодействие с NH4OH При взаимодействии солей меди (2) с NH4OH происходит выпадение осадка состава Cu2(OH)2SO4 светло-голубого цвета, который растворим в избытке аммиака [3, 4, 5]. Условия проведения: а) рН.=9; b) отсутствие ионов никеля и меди; c) отсутствие восстановителей восстанавливающих Cu2+ до Cu+ (SnCl2, CH2O, мышьяковистая кислота); d) отсутствие солей аммония; e)

отсутствие органических соединений связывающих медь в комплекс [6]. Взаимодействии с карбонатом натрия или калия При взаимодействии солей меди с карбонатом натрия или калия происходит выпадение зеленого осадка растворимого в аммиаке [6, 8]. Взаимодействии с Na2HPO4 При взаимодействии солей меди при рН>=7 с Na2HPO4 наблюдается образование голубого осадка Cu3(PO4)2 растворимого в аммиаке и уксусной кислоте

[6]. Взаимодействие с иодидами При взаимодействии с иодидами, например с иодидом калия протекает реакция, в результате чего в осадок выпадает CuI [2, 3, 4, 5, 6, 7]: Cu2+ + 2 I- = CuI + I2 Реакция протекает в слабокислой среде [7]. Взаимодействии с Na2S2O3 При взаимодействии солей меди с Na2S2O3 при подкислении и кипячении происходит образование осадка

Cu2S и S [3, 6]. Электролиз солей меди При электролизе солей меди на катоде происходит выделение чистой меди [2, 7]. Взаимодействие с роданидами При взаимодействии солей меди с роданидами наблюдается выпадение в осадок черной соли Cu(SCN)2 [2, 4, 8]. Условие проведения: a) рН<=7; b) слабое нагревание; c) отсутствие ионов серебра [6]. Взаимодействии с Na2HAsO3 При взаимодействии происходит образование желто-зеленого осадка состава Cu3(AsO2)2 [6]. Взаимодействие с MgCl2 +

NH4OH + NH4Cl При взаимодействии солей меди с указанным реагентом наблюдается образование сине-зеленого осадка, растворимого в избытке реагента и в кислотах [6]. Взаимодействие с щавеливой кислотой При взаимодействии с щавеливой кислотой происходит выпадение в осадок голубой соли, растворимой в сильных кислотах и аммиаке, состава CuC2O4•H2O [2]. Взаимодействие с плавиковой кислотой

При взаимодействии гидроксида меди (2) или карбоната меди (2) с HF происходит образование светло-голубого осадка состава CuF2•2H2O [2]. Взаимодействие с цианидами При взаимодействии с циан идами солей двухвалентной меди вначале происходит выпадение в осадок соли Cu(CN)2, которая затем распадается с образованием сине-желтого осадка CuCN и выделение (CN)2 [2, 3, 4, 5, 8]. Взаимодействие с

K4[Fe(CN)6] При взаимодействии солей меди с K4[Fe(CN)6] (рН<7 [5]) происходит связывание меди в нерастворимый красно-коричневый комплекс состава Cu2[Fe(CN)6] [2, 3, 4, 8]. Условия проведения: a) отсутствие Fe3+, Co2+ Ni2+; b) отсутствие окисляющей среды окисляющей Fe2+ до Fe3+; c) отсутствие восстанавливающей среды [6].

Взаимодействие с (NH4)2[Hg(CNS)4] в присутствии Zn При взаимодействии наблюдается образование осадка зеленого цвета [4]. Взаимодействие с Zn(CH3COO)2 + (NH4)2[Hg(SCN)4] При взаимодействии наблюдается образование осадка фиолетового цвета [5]. Необходимые условия: отсутствие Fe3+, Co2+ Ni2+. Взаимодействие с SiO32- При смешении растворов содержащих соли меди и раствора с

SiO32- визуально не наблюдалось взаимодействие. Взаимодействие с суперфосфатом При смешении растворов содержащих соли меди и раствора с суперфосфатом визуально не наблюдалось взаимодействие. ОЧИСТКА ОТ СОЕДИНЕНИЙ ВАНАДИЯ РЕАКЦИИ ИОНА V2+ Взаимодействие с гидроксидами При взаимодействии иона V2+ с гидроксидами происходит образование осадка коричневого цвета – V(OH)2 [2]. Взаимодействие с цианидами При взаимодействии солей

V2+ с избытком KCN в присутствии этилового спирта происходит выпадение в осадок соединения желто-коричневого цвета - K4[V(CN)6] [2]. РЕАКЦИИ ИОНА V3+ Взаимодействие с гидроксидами При взаимодействии с гидроксидами или NH4OH происходит образование зеленого осадка V(OH)3, жадно поглощающего жадно кислород воздуха [2]. Взаимодействие с цианидами При взаимодействии с цианидами протекает образование красных растворимых

комплексов состава K3[V(CN)6] [2]. РЕАКЦИИ ВАНАДИЯ (V) Электрохимическое восстановление В результате электрохимического восстановления сернокислотных растворов V2O5 протекает до V2(SO4)3•H2SO4•12H2O. При нагревании до 180 С происходит образование V2(SO4)3 [2]. Взаимодействие с пероксидом водорода Из растворов щелочных ванадатов происходит выделение солей желтого цвета состава

MeVO4. Взаимодействие происходит в присутствии этилового спирта [2]. РЕАКЦИИ VO3- Взаимодействие с NH4OH При взаимодействии VO3- с гидроксидом аммония происходит образование NH4VO3 [каф. ХТНВ, К и Э]. По данным литературы [6] при обычных условиях осаждение не происходит, но в присутствие ионов Fe3+, Al3+, Ti(4) и др. ион VO3- вместе с ними соосаждается.

Взаимодействие с сероводородом и сульфидом аммония Ванадий осаждается из кислых растворов - сероводородом, а из аммиачных - при подкислении осаждается (NH4)2S. [2]. При этом протекают реакции [5]: 2 VO3- + H2S + 6 H+ = 2 VO2+ + S + 4 H2O VO2+ + (NH4)2S (в среде аммиака) = VOS По данным литературы [6, 8] при использовании в качестве осадителя сульфид аммония происходит

осаждение ванадия в виде V2S5: 2 VO3- + 6 (NH4)2S + 6 H2O = 2 NH4VS3 + 10 NH4OH + 2 OH- 2 NH4VS3 + H2SO4 = V2S5 + H2S +(NH4)2SO4 Взаимодействие с SrCl2 При кипячении VO3- с SrCl2 происходит образование желтого осадка солей Sr(VO3)2 + Sr3(VO4)2 [6]. Взаимодействие с HgNO3 Наблюдается образование ванадата ртути

HgVO3, при условии рН=7 [6, 8]. Взаимодействие с солями бария При этом протекает процесс образования осадка желтого цвета по реакции [6]: VO3- + Ba2+ = Ba(VO3)2 Взаимодействие с солями серебра При действии солей серебра на ион VO3- наблюдается образование желтого осадка по реакции [6]: VO3- + Ag+ = Ag2VO3 Взаимодействие с солями свинца

При действии солей свинца на ион VO3- наблюдается образование нерастворимых ванадатов свинца [6, 8]. Взаимодействие с NH4HCO3 При взаимодействии VO3- наблюдается выпадение рентгеноаморфного осадка содержащего ванадий [каф. ХТНВ, К и Э]. Взаимодействие с ( NH4)2CO3 Не изучалось. Взаимодействие с NH4Cl При взаимодействии VO3- с твердым NH4Cl при нагревании наблюдается образование

NH4VO3 [6, 8]. Взаимодействие с ( NH4)2SO4 Не изучалось. Взаимодействие с CaCO3 При взаимодействии VO3- с CaCO3 наблюдается снижение концентрации ванадия в растворе. [каф. ХТНВ, К и Э]. Взаимодействие с Ca(OH)2 Не изучалось. Взаимодействие с CaSO4•0.5H2O При взаимодействии VO3- с CaSO4•0.5H2O наблюдается снижение концентрации ванадия в растворе. [каф.

ХТНВ, К и Э]. Взаимодействие с SiO32- При смешении растворов содержащих VO3- и раствора с SiO32- визуально не наблюдалось взаимодействие. Взаимодействие с суперфосфатом При смешении растворов содержащих VO3- и раствора с суперфосфатом визуально не наблюдалось взаимодействие. ОЧИСТКА ОТ СОЕДИНЕНИЙ НИКЕЛЯ Взаимодействие с (NH4)2S в присутствии аммиака и солей аммония

Выпадает черный NiS [2-8]. Взаимодействие с H2S При взаимодействии солей никеля с сероводородом при рН7 выпадает осадок NiS [4, 6-8]. Взаимодействие с NaOH(KOH) без избытка Выпадает зеленоватый осадок Ni(OH)2 [2-6, 8]. Взаимодействие с NaOH(KOH) избыток при нагревании Выпадает зеленоватый осадок Ni(OH)2 [3-5]. Взаимодействие с

NH4OH без избытка Зеленоватый осадок основных солей переменного состава [3-6, 8]. Взаимодействие с NH4OH в избытке и присутствии солей аммония Раствор сереневого цвета – [Ni(NH3)6]2+ [3-5, 8]. Взаимодействие с Na2CO3, K2CO3, (NH4)2CO3 Образуется зеленый осадок Ni(OH)2 [2,3,5, 8]. По даннам [6] образуется Ni2(OH)2CO3.

Взаимодействие с Na2HPO4 и (NH4)3PO4 Образуется зеленый осадок Ni3(PO4)2 [2, 5, 6, 8] и (NH4)2NiPO4 [2]. Взаимодействие с K4[Fe(CN)6] Образуется бледнозеленый осадок переменного состава [4-6]. Взаимодействие с K3[Fe(CN)6] Образуется желто-бурый осадок переменного состава [5,6]. Окислители в щелочной среде Образуется черный осадок

Ni2O3*H2O. Пероксид водорода не окисляет никель [5,6]. По данным [8]: 2 Ni(OH)2+NaOCl+H2O = NaCl+ 2 Ni(OH)3 Взаимодействие с цианидами Образуется яблочно-зеленый осадок содержащий воду. При нагревании до 180-200 С в осадке Ni(CN)2 [2-4,8]. Взаимодействие с роданидами При взаимодействии выпадают в осадок раданиды [2]:

Ni2+ + 2 CNS- = Ni(CNS)2 Взаимодействие с щавеливой кислотой При взаимодействии солей никеля в осадок выпадают зеленовато-белые хлопья [2] оксалата никеля. Взаимодействие с (C2H6N4O)2*H2SO4 При взаимодействии солей никеля с дициандиамидинсульфатом в присутствии KOH образуется желтый осадок [2]. ОЧИСТКА ОТ СОЕДИНЕНИЙ МАРГАНЦА Mn2+ Взаимодействие с (NH4)2S в присутствии аммиака и солей аммония

Образуется осадок телесного цвета MnS [2-8]. Взаимодействие с H2S Выпадает осадок MnS [6,7]. Взаимодействие с NaOH(KOH) без избытка Образуется белый буреющий осадок Mn(OH)2 [2-6, 8, 9]. Образуемый осадок на воздухе буреет вследствие перехода Mn2+ в Mn4+, при этом образуется MnO(OH)2 или H2MnO3 (марганцоватистая кислота) [9].

Взаимодействие с NaOH(KOH) избыток при нагревании Образуется белый буреющий осадок Mn(OH)2 [5]. Окислители в щелочной среде При взаимодействии в щелочной среде в присутствии пероксида водорода при нагревании образуется бурый осадок MnO2•xH2O [3, 5, 6]. При взаимодействии в щелочной среде (избыток) в присутствии Br2 образуется MnO2•H2O [4]. При взаимодействии в щелочной среде в присутствии окислителей образуется

бурый осадок MnO2•xH2O [5, 6]. При взаимодействии в присутствии более сильных окислителей происходит окисление до MnO4-[5, 6]. При окислении марганца до перманганата в качестве окислителей обычно используют: PbO2, (NH4)2S2O8 и другие ОВП которых выше 1,52 в. [9]. Взаимодействие с NH4OH без избытка Образуется белый буреющий осадок Mn(OH)2 [2, 3, 5, 6, 8, 9]. Условия протекания: рН=9-10

Взаимодействие с NH4OH в избытке и присутствии солей аммония Образуется MnO2•xH2O [5]. Взаимодействие с Na2CO3, K2CO3, (NH4)2CO3 Образуется белый осадок MnCO3 [2, 3, 5, 6, 8]. Взаимодействие с Na2HPO4 При рН около 7 образуется белый осадок Mn3(PO4)2 [2, 5, 6, 8]. Взаимодействие с K4[Fe(CN)6]

Образуется белый осадок переменного состава [4-6]. Взаимодействие с K3[Fe(CN)6] Образуется бурый осадок переменного состава [5, 6]. Взаимодействие с цианидами Образуется осадок Mn(CN)2 [2, 8]. Взаимодействие с щавеливой кислотой При взвимодействии солей марганца при нагревании образуется MnC2O4•2H2O [2]. Взаимодействие с SO2 При взаимодействии солей марганца в водных растворах с

SO2 образуется осадок MnSO3 [2]. Взаимодействие с AgCl в присутствии конц. NaOH 2 AgCl+Mn2++ 4OH- = 2 Ag+MnO(OH)2+2 Cl- +H2O По данным [5]. Mn3+ Взаимодействие с CH3COOH(горячая) и KMnO4 или Cl2 При охлаждении образуется Mn(C2H3O2)3•2H2O [2]. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. А. Нойс, В. Брэй. Качественный анализ редких элементов

М.: ОНТИ, Главная редакция химической литературы 1936. 2. Г. Реми Учебник неорганической химии. Т2. Под. ред. Б.М. Беркенлеима Л.: ОНТИ, Химтеорет, 1935 390 с. 3. В. Бурдаков Качественный анализ кислот и металлов Изд-е 3-е. – Л.: Ленинградский горный институт 1930. 4. Л. Кертман

Курс качественного анализа М.: ОНТИ, Главная редакция химической литературы 1937. 5. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. Изд. 5-е пер. и доп. Под. ред. П.К. Агасяна М.: Химия, 1970 472 с. 6. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Качественный анализ. Изд. 3-е перер.

Т1 М.:Химия, 1970 462 с. 7. Г. Шарло Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. Под. ред. Ю.Ю. Лурье М.: Химия, 1965 976 с. 8. Ф. Тредвел курс аналитической химии. Том 1. Качественный анализ/ Под. ред. А.С. Коновалова М Л.: 1931 511 с. 9. Воскресенский А.Г Солодкин И.С.

Практическое руководство по качественному полумикроанализу (на основе бессероводородного метода). – М.: Просвещение, 1972 134 с.