Ćwiczenie nr 1

KIiChŚ
OCHRONA ŚRODOWISKA
W ENERGETYCE
Ćwiczenie
nr 1
Usuwanie metali ciężkich ze ścieków
I WPROWADZENIE
Jony metali ciężkich usuwa się przez chemiczne strącanie trudno rozpuszczalnych
związków metali, którymi są najczęściej wodorotlenki, siarczki i węglany. Najczęściej jony
metali wytrącają się w postaci wodorotlenków:
Men+ + nOH- → Me(OH)n↓
Podczas usuwania miedzi powstaje Cu (OH)2 o bardzo słabej rozpuszczalności (0,0025
g/dm3 (25°C), który wytrąca się z roztworu w postaci zawiesiny.
2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Rozpuszczalność wodorotlenków maleje ze wzrostem odczynu. Stopień wytrącenia jonów
Cu(II), Fe(III), Cr(III), Zn(II), Ni(II) i Cd(II) w postaci trudno rozpuszczalnych
wodorotlenków jest najkorzystniejszy przy pH w przedziale 8,75÷9,25. Wytrącane związki
spełniają często rolę sorbentów innych zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych oraz
bakterii i wirusów.
Wytrącone ze ścieków wodorotlenki metali oddzielane są od roztworu podczas
sedymentacji, rzadziej filtracji, czasem prowadzi się korektę odczynu. . Produkty stałe po
odfiltrowaniu i ewentualnym skorygowaniu odczynu trafiają na składowiska odpadów
przemysłowych lub poddawane są recyklingowi.
Oprócz metali ciężkich, takich jak Cr, Cu, Fe, Mn, Cd, Zn, Al., chemiczne strącanie
pozwala wyeliminować: substancje barwne, fosfor, refrakcyjne związki organiczne.
II. WYKONANIE:
USUWANIE MIEDZI ZE ŚCIEKÓW
A. Oznaczenie zawartości miedzi w ściekach.
1 Przygotowanie wzorców.
(Roztwór wzorcowy miedzi: 10 cm3 roztworu wyjściowego odmierzyć do kolby miarowej
o pojemności 100 cm3 (roztwór wyjściowy miedzi do otrzymywania wzorców sporządza
się z 0,3928g CuSO4x 5H2O/ 1dm3), dodać 0,5 cm3 stężonego kwasu solnego, dopełnić
wodą destylowaną do kreski.)
1. Do cylindrów Nesslera odmierzyć kolejno: 0,0; 1,0; 2,0; 5,0 cm3 wzorcowego roztworu
siarczanu (VI) miedzi (II), co odpowiada następującym zawartościom miedzi we
wzorcach: 0,00; 0,01; 0,02; 0,05 mg.
2. Roztwory uzupełnić wodą destylowaną do objętości 100 cm3.
Z tak przygotowanych wzorców można korzystać przez 1 godz. po dodaniu odczynników.
2.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Przygotowanie próbki ścieków do badania:
Do kolby miarowej o pojemności 100 cm3 odmierzyć pipetą 10 cm3 ścieków.
Uzupełnić wodą destylowaną do kreski i dobrze wymieszać.
Pobrać pipetą 1 cm3 przygotowanego roztworu do cylindra Nesslera.
Uzupełnić wodą destylowaną do objętości 50 cm3.
Dodać 1 kroplę roztworu wody amoniakalnej,
Uzupełnić wodą destylowaną do objętości 100 cm3.
3. Wykonanie oznaczenia.
Dodawać odczynniki wg poniższych instrukcji równocześnie do cylindrów ze skalą
wzorców i z próbką ścieków.
1. Do każdego cylindra dodać kolejno:
 1 cm3 roztworu kwasu solnego (1+1),
 2 cm3 roztworu cytrynianu amonu,
 1 cm3 roztworu wersenianu sodu,
 1 cm3 roztworu kupralu mieszając po wprowadzeniu każdego roztworu.
2. Przez porównanie zabarwienia ze skalą wzorców określić zawartość miedzi w próbce.
3. Zawartość miedzi w ściekach obliczyć wg wzoru:
C Cu 
a 1000
0,1
[mg / dm3]
gdzie:
a – zawartość miedzi określona przez porównanie ze skalą wzorców [ mg].
B. Obliczenie stechiometrycznej dawki (cm3) 1 molowego roztworu NaOH, którą
należy dodać do 100 cm3 ścieku, aby usunąć miedź.
W trakcie doświadczenia zachodzi następująca reakcja:
2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Z równania reakcji wynika, że 1mmol miedzi wchodzi w reakcję z 2 mmolami NaOH i
tworzy trudno rozpuszczalny osad Cu(OH)2.
 Obliczyć masę miedzi mCu w porcji ścieków o objętości V = 100 cm3 :
mCu = CCu V/1000 [mg]
 Przeliczyć masę miedzi na ilość moli: mmmolCu = mCu /MCu [mmol]
MCu masa milimolowa Cu wynosiMCu = 64 [mg ]
 Obliczyć potrzebną ilość mmoli NaOH: mmmol NaOH = 2 mmol Cu /1 [mmol]
 Objętość roztworu NaOH: VNaOH = mmmol NaOH / CmNaOH [cm3]
CmNaOH = 1 mol/dm3 = 1 mmol/cm3
C. Usuwanie miedzi ze ścieków.
1. Do dwóch zlewek o poj. 250 cm3 odmierzyć po 100 cm3 roztworu ścieku.
2. Do pierwszej zlewki dodać obliczoną objętość 1 molowego roztworu NaOH, do
drugiej dodać dwukrotnie większą objętość roztworu NaOH.
3. Mieszać od razu przez około 1 minutę.
4. Roztwory natychmiast przelać do cylindrów miarowych i pozostawić do
sedymentacji osadu – ok. 10-15 min.
D. Wykonać ponownie oznaczenie miedzi w cylindrach Nesslera.
1. Pobrać ostrożnie znad osadu po 10 cm3 klarownego roztworu do kolb miarowych o
pojemności 100 cm3. Uwaga – pobrać sam roztwór, bez osadu, nie mieszać.
2. Uzupełnić wodą destylowaną do objętości 50 cm3.
3. Dodać 1 kroplę roztworu wody amoniakalnej, po czym rozcieńczyć wodą
destylowaną do objętości 100 cm3 i dobrze wymieszać.
4. Pobrać pipetą 1 cm3 przygotowanych roztworów do cylindrów Nesslera i uzupełnić
wodą do 100 ml.
5. Wyznaczyć zawartość miedzi dodając odczynniki wg punktu A3.
6. Wyniki zestawić tabelarycznie. Obliczyć sprawność usuwania miedzi wg wzoru:
 Cu 
C p  C k
Cp
 100 %
Cp – stężenie początkowe (przed usuwaniem miedzi)
Ck – stężenie końcowe, po usuwaniu miedzi
Na podstawie przeprowadzonych analiz dokonać wyboru dawki optymalnej i
uzasadnić.
Tabela Zestawienie wyników dla ćwiczenia 1
Ścieki przed
Wyszczególnienie
Jedn.
usuwaniem Cu
Dawka NaoH
ml
Stężenie miedzi
mg/dm3
Sprawność
%
usuwania miedzi 
Ścieki po usuwaniu miedzi
Dawka 100%
Dawka 200%