3. Очистка сточных вод

Пример 3.1. Определите вид сточной воды (кислая или щелочная), если концентрация ионов ОН равна 2∙10^-3 моль/л.

Решение

Сточные воды делятся на кислые, щелочные и нейтральные в зависимости от величины рН:

если рН < 5, то сточная вода кислая;

если рН = 5-6,5 – сточная вода слабо-кислая;

если рН = 7 – сточная вода нейтральная;

если рН = 7,5-9, то сточная вода слабо-щелочная;

если рН > 9 – сточная вода щелочная.

Известно, что ионное произведение воды равно:

[H⁺]∙[OH = 10^-14.

Отсюда [H⁺] = моль/л.

Определяем рН сточной воды

рН = –lg[H⁺] = –lg 5∙10^-12 = 11,3.

Сточная вода щелочная, так как рН > 9.

Пример 3.2. Определите соответствие санитарно-токсикологи-ческим нормам воды в водоеме, если в водоем вместимостью 11,5 м³ (А) с дождевыми водами объемом 1,0 м³ (В) занесено 1,5 кг (Д) нитрата аммония (NH₄NO₃), используемого на полях как удобрение.

Решение

Вода в водоеме соответствует санитарно-токсикологическим нормам в случае выполнения условия:

где с_i – концентрация i-го загрязняющего вещества (иона), мг/л; ПДК_i – предельно допустимая концентрация i-го вещества (иона) для воды хозяйственно-питьевого назначения, мг/л (табл. П. 2).

1. Запишем уравнение диссоциации нитрата аммония в воде

NH₄NO₃ NH + NO .

Следовательно, оценить соответствие водоема санитарно-токсикологическим нормам можно по концентрации двух ионов: NH и NO .

2. Определяем массу иона NH , попавшего в водоем:

m (NH ) =

где m (NH ) – масса иона NH , г; m (NH₄NO₃) – масса нитрата аммония, г; М (NH ) – молярная масса иона, г/моль; М (NH₄NO₃) – молярная масса нитрата аммония, г/моль.

Молярная масса NH₄NO₃ равна 80 г/моль; молярная масса иона NH равна 18 г/моль.

m (NH ) = = 337,5 г = 337500 мг.

3. Определяем массу иона NO , попавшего в водоем:

m (NО ) =

Молярная масса иона NО равна 62 г/моль.

m (NО ) = = 1162,5 г = 1162500 мг.

4. Рассчитаем объем воды в водоеме:

V = V_{водоема} + V_{дожд. воды} = 11,5 м³ + 1,0 м³ = 12,5 м³ = 12500 л.

5. Определяем концентрацию ионов NH в мг/л:

В 12500 л содержится 337500 мг ионов NH

В 1 л –« – Х – « – – « –

Х = 27 мг/л;

6. Определяем концентрацию ионов NО в мг/л:

В 12500 л содержится 1162500 мг ионов NО

В 1 л –« – Х – « – – « –

Х = = 93 мг/л.

7. Определяем соответствие воды санитарно-токсикологическим нормам по ионам NH и NО :

>> 1.

Таким образом, по нитрат-ионам и ионам аммония вода не соответствует санитарно-токсикологическим нормам.

Пример 3.3. Для очистки сточной воды от токсичного шести-валентного хрома Cr (VI) в виде K₂Cr₂O₇ с концентрацией 1,5 моль/л в качестве восстановителя использовали Na₂SO₃. Напишите уравнение реакции и рассчитайте количество реагента, необходимого для полного восстановления Cr (VI), находящегося в объеме 1,5 м³ электролита.

Решение

Одним из эффективных методов очистки хромовых сточных вод является реагентный метод, основанный на применении химического реагента. В качестве восстановителей используются Na₂SO₃, SO₂, FeSO₄ и др.

1. Напишем уравнение реакции восстановления бихромата калия сульфитом натрия с учетом того, что полное восстановление Cr(VI) происходит в сильнокислой среде:

K₂Cr₂O₇ + 3Na₂SO₃ + 4H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O.

2. Определим, сколько молей K₂Cr₂O₇ содержится в 1,5 м³ (или 1500 л) электролита: