Дано:
- Катионы: Cu2+, Ni2+
- Анионы: СГ (сульфидные анионы, S2-), SO4^2- (сульфатные анионы)
Задача:
Очистить сточные воды химического завода от ионов Cu2+ и Ni2+ с помощью реакций ионного обмена.
Решение:
1. Подбор ионнообменной смолы:
Для удаления катионов Cu2+ и Ni2+ можно использовать ионнообменную смолу, способную обмениваться валентными катионами на водородные ионы (или, например, на Na+). Общие реакции ионного обмена:
Na2R + Cu2+ → 2Na+ + Cu2R
Na2R + Ni2+ → 2Na+ + Ni2R
где R – это активная группа ионнообменной смолы.
2. Удаление анионов:
Для удаления анионов СГ (S2-) и SO4^2- можно использовать анионообменную смолу. Общие реакции:
R^+ + S2- → RS2 + R^+
R^+ + SO4^2- → R2SO4 + 2R^+
где R+ – это активная группа анионообменной смолы.
3. Процесс очистки:
- Для начала проходят стадии предварительной фильтрации сточных вод для удаления крупных частиц.
- Затем вводят ионнообменную смолу (со слабокислотной ионом) в реакционную емкость. Катионы Cu2+ и Ni2+ обменяются на Na+.
- После удаления катионов необходимо провести обработку анионообменной смолой для удаления анионов.
4. Подсчет ионного обмена:
Предположим, что в 1 литре сточных вод содержится 0.01 моль Cu2+ и 0.02 моль Ni2+:
- Для удаления 0.01 моль Cu2+ потребуется:
1 моль смолы на 0.01 моль Cu2+.
- Для удаления 0.02 моль Ni2+ потребуется:
1 моль смолы на 0.02 моль Ni2+.
Итого потребуется 0.03 моль ионнообменной смолы (если использовать более универсальные смолы).
Если определим количество ионнообменной смолы по массе, можно использовать ее молярную массу, чтобы перевести моли в граммы.
Ответ:
После обработки сточных вод ионнообменными смолами, они будут очищены от катионов Cu2+ и Ni2+ и анионов S2- и SO4^2-. Процесс требует использования определенного количества ионнообменной смолы для полной очистки, что будет зависеть от концентраций загрязняющих веществ.