Растворимость сульфидов некоторых металлов в зависимости от рН раствора при комнатной температуре.

Сульфид	Растворимость lgS, моль/л при рН
	1	3	7	9	11
MnS	3,1	1,6	-2,6	-3,8	-5,8
FeS	0,85	-1,0	-4,8	-6,0	-9,0
CoS	-0,4	-2,4	-6,2	-7,4	-6,2
NiS	-1,6	-3,6	-7,4	-8,7	-9,2
SnS	-3,3	-5,3	-9,7	-11,6	-13,9
ZnS	-2,4	-4,5	-8,2	-9,4	-8,6
CdS	-3,5	-5,5	-9,3	-10,4	-11,4
PbS	-4,05	-6,05	-9,8	-11,0	-11,8
CuS	-8,1	-10,2	-13,8	-15,1	-14,0
HgS	-16,8	-18,7	-18,7	-17,9	-16,9
Ag2S	-10,0	-9,9	-6,4	-5,2	-3,2

В отечественной практике для выделения из сточных вод сурьмы и мышьяка в виде малорастворимых сульфидов в качестве реагента-осадителя используют сульфат железа.

Sb³⁺ в зависимости от величины рН содержится в сточных водах либо в виде анионов тиосолей (SbS₂^-), либо в виде кислородсодержащих анионов, что практически встречается редко. Указанные анионы тиосолей диссоциируют в растворе с образованием сульфид-ионов:

2SbS₂^-  Sb₂S₃ + S^2- ( 5.0)

При выделении из раствора сульфид-ионов эта реакция практически целиком сдвигается вправо. При этом образуется нерастворимый сульфид сурьмы и вода оказывается очищенной. При добавлении к сточным водам сульфита железа протекает следующая реакция:

2SbS₂^- + FeSO₄  Sb₂S₃ + FeS + SO₄^2- ( 5.0)

Данный метод позволяет очистить сточную воду от сурьмы практически полностью. Общий расход сульфита железа (Q , г/л), необходимый для очистки сточных вод от сурьмы может быть определен по следующей формуле:

) ( 5.0)

где С _S^2-- концентрация несвязанных сульфид-ионов очищаемой сточной воды, г/л;

С _Sb³⁺ - концентрация сурьмы в очищаемой сточной воде, г/л:

q - дополнительное количество сульфита железа при очистке сточных вод, содержащих сурьму, входящую в состав анионов SbS₂^- или SbS₃^- ( q обычно составляет 1 - 5 г/л).

Рассмотренный метод может быть использован и для очистки сточных вод от мышьяка, если он присутствует в растворах в виде тиосолей. При этом анионы тиосолей диссоциируют в растворе с образованием сульфид-иона:

2AsS₂^-  As₂S₃ + S^2- ( 5.0)

При добавлении к очищаемым сточным водам сульфата железа образуются практически нерастворимые сульфиды железа и мышьяка:

2AsS₂^- + FeSO₄  As₂S₃ + FeS + SO₄^2- ( 5.0)

Общий расход сульфата железа (Q, г/л), необходимого для практически полной очистки сточных вод от мышьяка определяется по следующей формуле:

( 5.0)

где С _S^2- - концентрация несвязанных сульфид-ионов в очищаемой воде, г/л;

С _As³⁺- концентрация мышьяка, входящего в состав анионов AsS₂^- или AS₃^-, г/л

q - дополнительное количество сульфата железа, необходимое для коагуляции образовавшегося сульфида железа, г/л. Обычно q = 1-5 г/л.

Существуют методы осаждения катионов тяжелых цветных металлов в виде труднорастворимых соединений, в основе которых лежит окислительно-восстановительные реакции. Примером этого является способ выделения из растворов и промышленных сточных вод двухвалентного кобальта с использованием органического реагента - этилксантогената калия КSСSОС₂Н₅ . Двухвалентный кобальт в процессе осаждения окисляют до трехвалентного состояния двухвалентной медью‑ которая при этом восстанавливается до одновалентной и также осаждается ксантогенатом по реакции:

Сu²⁺ + Со²⁺ + 4( SСSОС₂Н₅ )^- СuSСSОС₂Н₅ + Со(SСSОС₂Н₅)₃ ( 5.0)

Содержание меди и кобальта в очищенных указанном способом водах не превышает ПДК. В осадок переходят смешанные ксантогенаты меди и кобальта.

Гидроксиды и сульфиды тяжелых металлов образуют устойчивые коллоидные системы, поэтому для интенсификации процесса их осаждения в сточные воды добавляют коагулянты и флокулянты. В качестве коагулянтов чаще всего используют сульфаты алюминия (Аl₂(SО₄)₃18H₂О) или трехвалентного железа (Fe₂(SO₄)₃9H₂O). Расширению оптимальных режимов коагуляции (по рН и температуре) способствуют флокулянты. Они также в несколько раз увеличивают скорость выпадения осадков тяжелых металлов. Чаще всего в качестве флокулянта применяют полиакриламид, который обычно вводят в количестве 0,1-10 г/м³ очищаемой воды. На рис.5.5 представлена общая технологическая схема очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Рис. 5.29 Общая технологическая схема реагентной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

К преимуществам реагентного метода следует отнести высокую степень очистки от тяжелых металлов (до ПДК), а также простоту эксплуатации оборудования. Основные недостатки метода - это образование значительных количествах трудноперерабатываемого шлама, а также существенный расход реагентов и связанная с этим необходимость организации реагентного хозяйства. Кроме того, очищенная этим методом вода содержит значительное количество солей и может быть использованы в оборотных системах водоснабжения лишь после дополнительной очистки.