Основной целью работы является получение уравнений для оценки эффективности
реагентного метода, используемых в очистке сточных вод, на основе расчетов остаточных
концентраций и степени осаждения гидроксидов и солей тяжелых металлов в водной среде.
Полученные выражения позволяют определить диапазон рН осаждения гидроксидов в
присутствии комплексообразователей (органических или неорганических лигандов), что
обеспечивает минимальную остаточную концентрацию ионов тяжелых металлов в сточных
водах. С другой стороны, становится возможным найти оптимальные условия для глубокой и
полной экстракции металлов, достижения высокой чистоты конечных продуктов за счет
совместного и селективного извлечения и разделения элементов с близкими свойствами.
Для количественной оценки процесса осаждения соединений из водных растворов
используются разные характеристики, но наиболее часто используется растворимость S.
Решение представленной проблемы связано с определенными трудностями, поскольку в
реальных условиях, ионы твердой фазы участвуют в сопряженных реакциях с различными
растворителями, продуктами диссоциации и другими веществами, которые присутствуют в
растворе в качестве примесей. Это приводит к уменьшению осажденной фракции металла в
виде слаборастворимых соединений. В качестве характеристики осажденных ионов металлов
было использовано понятие - степень осаждения:

M C обозначают общую концентрацию ионов металла в смеси и его остаточную
концентрацию в растворе, соответственно. Между общей концентрацией иона металла
его остаточной концентрацией в растворе r
M C существует взаимное соотношение: (2)
где ΔСi - количество осажденного иона металла (в молях) в объемной единице раствора.
Был рассмотрен следующий комплекс реакций в системе «MmAn(S) - насыщенный
водный раствор»:
Отметим, что уравнение (7) применимо только тогда, когда, с термодинамической точки зрения, невозможно превратить осадок соли в менее растворимый гидроксид M(OH)n(S), который обычно имеет место в щелочной среде при высоких концентрациях ионов металлов в растворе. Принимая во внимание вышеупомянутые выражения между остаточными концентрациями и степенью осаждения, можно заключить, что величина γ имеет строго термодинамический смысл. Для ионов металлов, которые образуют стабильные анионные растворимые гидроксильные комплексы, функция γ (pH) проходит через максимум при уменьшении степени осаждения в диапазоне щелочных растворов.
Выводы
1. Выведены выражения зависимости степени осаждения иона металла в виде слаборастворимых солей и гидроксидов от начальных концентраций компонентов и рН раствора. Возможность формирования стабильных комплексов между ионом металла и комплексообразователями в гальванических сточных водах была учтена.
2. Установлен термодинамический смысл степени осаждения для слаборастворимых гидроксидов и солей.
3. Эффективность метода осаждения зависит от химического состава сточных вод, содержащий избыток комплексообразователей, которые способны связывать тяжелые металлы в термодинамически-стабильные комплексы. Кроме того, необходимо учитывать со-осаждение и конкурентные процессы.
Благодарность: Авторы выражают благодарность Национальному Исследовательскому Совету Италии и Академии Наук Молдовы за финансовую поддержку молдо-итальянского проекта «Термодинамическая оптимизация инновационных процессов, разработанных для оценки промышленных отходов, содержащих ценные металлы», 2018-2019 гг.