ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Осаждение фосфата алюминия из "Химия промышленных сточных вод" Соли алюминия широко применяются как при очистке питьевой воды, так и при физико-химической очистке сточных вод для удаления суспендированных твердых примесей и осаждения фосфата. Разработка рациональной модели процесса осаждения фосфата с использованием солей алюминия затруднена, так как химическое взаимодействие между алюминием и фосфатом изучено недостаточно, особенно процесс растворения конденсированной фазы в метастабильных растворах. Кроме того, для достижения большой эффективности процессов обработки сточной воды необходимо тш,ательно изучить систему фосфата алюминия, в частности способность алюминия коагулировать суспендированные твердые примеси и осаждать фосфат. [c.48] В данной главе рассмотрено взаимодействие между алюминием (III) и фосфатом в широкой области концентраций и pH. Для того чтобы дать характеристику реакций между растворенными частицами и растворимыми фазами, была изучена растворимость осадков фосфата алюминия. Кроме того, были идентифицированы растворимые и нерастворимые продукты реакций между алюминием (III) и фосфатом и определено распределение их концентраций в широкой области pH и концентраций Р и А1. Данные исследования проводили с использованием чистых растворов фосфатов алюминия определенного состава. Других диспергированных твердых фаз в изучаемой системе, кроме тех, что осаждались при взаимодействии между алюминием и фосфатом или в результате изменения pH, не было. [c.50] Растворы щелочи готовили из таблеток гидроксида натрия или калия и стандартизировали титрованием стандартной кислотой. [c.50] Растворы нитрата алюминия готовили с концентрацией более 0,1 М для предотвращения гидролиза и последующего старения [4]. [c.50] Разбавленные рабочие растворы соли металла готовили по мере необходимости непосредственно перед каждым экспериментом. Концентрации растворов алюминия(III) определяли титрованием раствором щелочи или экстракционно-колориметрическим методом с использованием кальгемита в качестве цветного реагента [14]. Обнаружено, что определению по этому методу избыток фосфата не мещает и воспроизводимые результаты получаются даже при концентрациях фосфата в тысячу раз больше, чем концентрация алюминия. [c.50] Фосфатные растворы стандартизировали титрованием раствором щелочи или колориметрически по модифицированному методу с использованием молибдата и аскорбиновой кислоты [15]. Молярное поглощение окрашенного комплекса при 890 нм равно 29 800. Растворы нитрата натрия готовили растворением точно взвешенных проб высушенной соли квалификации чда. Содержание иона натрия в растворах определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии [16]. [c.51] Исходные растворы с известной концентрацией нитрата алюминия и однозамещенного фосфата натрия делили на аликвотные части по 100 мл, которые помещали в полиэтиленовые бутыли. pH растворов изменяли добавлением раствора гидроксида натрия. Образцы встряхивали в течение 24 ч на механическом встряхивателе при комнатной температуре. Затем растворы отфильтровывали под вакуумом через микропористые мембранные фильтры с размером пор 0,2 мкм, фильтраты испытывали на отсутствие осадка по интенсивности рассеяния света путем сравнения со светорассеянием дистиллированной, деионизированной и профильтрованной через мембрану воды. Если обнаруживали осадок, образцы снова фильтровали. Затем в фильтратах определяли алюминий или фосфат в зависимости от требований и измеряли значение pH. На рис. 4.1 показана зависимость концентрации оставшегося растворенного фосфата от pH. Результаты были получены для растворов с исходными концентрациями нитрата алюминия и однозамещенного фосфата натрия 1,0-10 М. [c.51] Осадки промывали пять раз дистиллированной водой порциями по 5 мЛ и сушили в эксикаторе над прокаленным сульфатом кальция до постоянной массы. Пробы осадков массой примерно по 50 мг точно взвешивали и растворяли в 2 мл 1 Л1 азотной кислоты в мерных колбах емкостью 50 мл при нагревании на плитке. Затем растворы охлаждали и разбавляли до метки дистиллированной водой. Для определения содержания алюминия и фосфата брали аликвотные части. [c.51] Осадок фосфата алюминия готовили также методом, описанным Тейлором и Гёрией [13] для получения таранакита. Высушенные и измельченные образцы массой 500 мг помещали в 100 мл растворов ионов алюминия, фосфата, натрия и водорода различных концентраций. Эти компоненты определяли в растворах каждую неделю до получения двух достаточно близких результатов. [c.51] Значения pH, ограничивающие растворимость осадков фосфата алюминия в кислых растворах рНос, определяли по рассеянию света. Были исследованы растворы фосфата при нескольких исходных концентрациях в пределах от М до 1-10 М. и нитрата алюминия ЫО тИ, Ы0 М и 5-10 М. Результаты приведены в табл. 4.1 и на рис. 4.3 в виде зависимости логарифма исходной концентрации ионов фосфата от pH. Ордината каждой точки, обозначенной квадратом, при значениях рН 3 представляет собой значение, являющееся средним на трех критических значений pH, которые, как показано в табл. 4.1, почти одинаковы, хотя каждое из этих значений определяли для разной исходной концентрации алюминия(III). [c.52] Абсолютное значение тангенса угла наклона кривой растворимости снижается с уменьшением значений pH и с ростом исходной концентрации фосфата. Так как тангенс угла наклона численно равен заряду частиц, находящихся в равновесии с осадком, то должно быть по меньшей мере два разных фосфатно-алюминиевых комплекса, так как получены два тангенса угла наклона кривых растворимости. Первый комплекс доминирует в области очень низких значений pH, второй комплекс образуется при высоких значениях pH в исследованных условиях. [c.54] Граница осаждения твердых фаз фосфата алюминия была изучена также путем определения концентрации фосфата в растворе, оставшегося после 24 ч перемешивания исследуемой системы и после отделения осадка от раствора. Результаты представлены в табл. 4.2. Тангенс угла наклона, ордината точки пересечения с осью ординат и стандартное отклонение линии регрессии соответственно составили — 2,01 3,64 и 0,08. Наблюдается хорошее соответствие между параметрами линии регрессии и параметрами общего отрезка кривой растворимости, показанной на рис. 4.3 (хотя экснериментальные точки были получены различными аналитическими методами). Малые значения тангенса угла наклона общего отрезка кривой растворимости обусловлены, очевидно, изменением критического значения pH осаждения, соответствующего низким концентрациям фосфата в области более высоких значений pH. Количество осадка, соответствующее подлинной кривой растворимости, было явно недостаточным для нефелометрического определения. Поэтому нижний конец кривой растворимости был смещен в область более высокого значения pH, в которой образуется больше осадка. [c.54] Концентрацию фосфата в растворах с большим значением pH и избытком алюминия, оставшегося после осаждения и по--следующего отделения осадка, определяли колориметрически.. [c.54] Графическое изображение уравнения (4.4) представлено на рис. 4.4. Тангенсы углов наклона прямых и точки их пересечения с осью ординат рассчитаны методом наименьших квадратов. Результаты, приведенные в табл. 4.3, показывают, что тангенс угла наклона прямой возрастает с увеличением исходной концентрации алюминия. Это позволяет сделать вывод, что активность сорбента зависит от количества адсорбироваиного фосфата. Если А[Р] очень мало по сравнению с С[А1]о, то значение А[Р] не будет влиять на тангенс угла наклона, так как активность сорбента практически не меняется в процессе адсорбции. С другой стороны, если Д [Р] не очень мало по отношению к )р[А1]о, линейная зависимость величины адсорбции от pH вс еще сохраняется, но для определения тангенса угла наклона необходимо ввести коэффициент, характеризующий обмен ионов 0Н на эквивалентное количество сорбированного фосфата. Это предположение было проверено исследованием изменения количества адсорбированного фосфата из растворов с исходным мольным отношением алюминия к фосфату, равным 10. Результаты изучения адсорбции фосфата алюминия на гидроксиде алюминия приведены на рис. 4.5 и в табл. 4.3. [c.56] Графическое изображение уравнения (4.6) показано на рис. 4.8. Тангенс угла наклона прямой равен —0,58 и хорошо совпадает с предсказанной величиной —0,60. [c.58] Вернуться к основной статье