Методы удаления и детоксикации ионов тяжелых металлов

Наиболее эффективным вариантом сохранения объектов окружающей среды от негативного воздействия ТМ является предотвращение их антропогенного поступления. Однако в процессе производства человеку не всегда удается избежать эмиссии металлов в атмосферу, почву, поверхностные воды. Так, например, работа гальванических цехов характеризуется поступлением солей ТМ в сточные воды. Соли тяжелых металлов в сточных водах содержатся в виде раствора, а также взвесей. Они способны восстанавливаться, окисляться, осаждаться, адсорбироваться в виде индивидуальных веществ и комплексов. Для удаления солей ТМ из сточных вод используются реагентные и физико-химические методы. Реагентные методы очистки наиболее эффективно применяются для удаления соединений цинка, меди, никеля, свинца, кадмия, кобальта и др. При использовании этих методов достигается перевод растворимых в воде соединений веществ в нерастворимые с последующим отделением их в виде осадков. В качестве реагентов для удаления сточных вод ионов тяжелых металлов используют гидроксиды кальция и натрия, карбонат натрия, сульфиды кальция и натрия, различные шлаки.

Выделение катионов цинка щелочами основано на переводе их в труднорастворимый гидроксид цинка:

Zn²⁺ + 2OH ^-  Zn(OH) ₂

Находящиеся в растворе катионы свинца переводят в осадок в виде одного из трех труднорастворимых соединений:

Pb²⁺ + 2OH ^-  Pb(OH) ₂

2Pb²⁺ + CO₃ ^2- + 2OH ^-  (PbOH) ₂ CO₃

Pb²⁺ + CO₃ ^2-  PbCO₃

Карбонат свинца в воде нерастворим.

Для очистки сточных вод от ионов металлов (цинка, свинца, меди, хрома, никеля, кадмия, ванадия, марганца) применяют ионный обмен. Ионный обмен на примере очистки воды от цинка происходит по уравнению:

2RH + Zn²⁺ = R₂ + 2H⁺

С течением времени работы катионита его обменная емкость истощается, необходимо проводить его регенерацию:

ZnR₂ + nH₂SO₄ ^_ 2HR + ZnSO₄ + (n-1)H₂SO₄

Наиболее эффективными методами очистки воды от ионов тяжелых металлов является электро- и гальванокоагуляция.

Для ликвидации последствий загрязнения почв тяжелыми металлами используются ряд приемов. На сильно поврежденных почвах вблизи отвалов и хранилищ отходов цветной металлургии ТМ удаляют из загрязненного слоя (10-30 см) путем перевода их соединений в подвижную форму и дальнейшего промывания раствором FeCl₃ в кислой среде. Однако механическое перемещение и промывка достаточно дороги, поэтому чаще используют более дешевые способы, например, внесение веществ-инактиваторов. Так, при применении меркапто-8-триазина прочно фиксируются кадмий, свинец, ртуть и никель, а элементы питания – кальций, магний, калий и др. при этом не закрепляются.

Защитным эффектом обладает и известкование почв. При этом происходит нейтрализация среды и образование коллоидов гидроксидов тяжелых металлов, находящихся в почвенном растворе.

Важное место в детоксикации тяжелых металлов отводится органическим удобрениям, которые выступают адсорбентами ионов ТМ. В качестве поглотителей ТМ используют и глинистые минералы (монтмориллонит, вермикулит). Все мероприятия по детоксикации почв направлены на недопущение движения ионов ТМ по пищевым цепочкам в экосистеме.