اقرأ في هذا المقال
ما هو الترسيب الكيميائي؟
الترسيب الكيميائي هو عبارة عن تكوين مادة صلبة قابلة للفصل من محلول، إمّا عن طريق تحويل المادة إلى شكل غير قابل للذوبان أو عن طريق تغيير تركيبة المذيب لتقليل قابلية ذوبان المادة فيه. يكمن التمييز بين الترسيب والتبلور إلى حد كبير، في ما إذا كان يتم التركيز على العملية التي يتم من خلالها تقليل قابلية الذوبان أو تلك التي يتم من خلالها تنظيم بنية المادة الصلبة.
غالبًا ما يستخدم الترسيب لإزالة أيونات المعادن من المحاليل المائية، أيونات الفضة الموجودة في محلول ملح قابل للذوبان، مثل نترات الفضة، تترسب بإضافة أيونات الكلوريد التي يتم توفيرها على سبيل المثال بواسطة محلول كلوريد الصوديوم؛ تتحد أيونات الكلوريد وأيونات الفضة لتكوين كلوريد الفضة، وهو مركب غير قابل للذوبان في الماء، وبالمثل تترسب أيونات الباريوم بواسطة أيونات الكبريتات والكالسيوم عن طريق الأكسالات.
تمّ تطوير مخططات لتحليل مخاليط أيونات المعادن عن طريق التطبيق المتتالي للكواشف التي تترسب أيونات معينة أو مجموعات من الأيونات ذات الصلة. في كثير من الحالات، من الممكن تحديد الظروف التي تترسب فيها مادة ما في شكل نقي للغاية ويمكن فصله بسهولة. يشكل عزل هذه الرواسب وتحديد أوزانها طرقًا دقيقة لتحديد كميات المركبات المختلفة.
ما هو الترسيب المتجانس؟
في محاولات ترسيب مادة واحدة من محلول يحتوي على عدة مكونات، غالبًا ما يتم دمج المكونات غير المرغوب فيها في البلورات، ممّا يقلل من نقاوتها ويضعف دقة التحليل. يمكن تقليل هذا التلوث عن طريق إجراء العمليات باستخدام محاليل مخففة وإضافة عامل الترسيب ببطء؛ تقنية فعالة تسمى الترسيب المتجانس، حيث يتم تصنيع عامل الترسيب في المحلول بدلاً من إضافته ميكانيكيًا. في الحالات الصعبة، قد يكون من الضروري عزل راسب غير نقي وإعادة حله وإعادة ترسبه؛ تتم إزالة معظم المواد المسببة للتداخل في المحلول الأصلي ويتم إجراء الترسيب الثاني في حالة عدم وجودها.
كيف يتم الترسيب الكيميائي؟
يؤدي الترسيب الكيميائي أو تخثر الكاشف إلى ترسيب الشوائب من المياه النقية عن طريق تغيير الأس الهيدروجيني، أو احتمال الأكسدة الكهربية أو الترسيب المشترك باستخدام عوامل الترسيب (مواد التخثر) مثل كبريتات الحديدوز أو الألومنيوم. أكسدة الكاشف هي حالة خاصة لتخثر الكاشف، حيث يتم إضافة الكواشف المؤكسدة (مثل برمنجنات البوتاسيوم أو ثنائي كرومات) في محلول منقى لتدمير الشوائب العضوية أو لتغيير تكافؤ الأيونات متعددة التكافؤ بعد الترسيب.
التخثير الكهربي هو عملية ترسيب الشوائب باستخدام الأيونات التي تمر في الماء النقي من الأنود المذاب عبر تطبيق تيار كهربائي. مواد الأنود النموذجية للتخثير الكهربائي هي الحديد أو الألومنيوم. يستخدم الأكسدة الكهربائية تحلل الشوائب العضوية تحت تأثير الهيبوكلوريت، والتي تتكون على الأنودات عندما يمر تيار كهربائي بين الأقطاب الكهربائية في محلول يحتوي على أيونات الكلوريد. يتم تطبيق الأوزون لتحليل الشوائب العضوية عن طريق المياه النقية المخصبة بالأوزون. تتضمن طريقة الترسيب الكيميائي النموذجية أربع مراحل وهي:
- إضافة الكواشف، تعديل الأس الهيدروجيني لتشكيل الراسب.
- التندب.
- الترسيب.
- فصل الصلب عن السائل.
كيفية ترسيب المعادن
الترسيب الكيميائي هو عملية تعديل الأس الهيدروجيني تستخدم بشكل أساسي لإزالة المعادن الذائبة من النفايات المائية. يضاف حمض أو قاعدة إلى محلول لضبط الأس الهيدروجيني إلى النقطة التي تصل فيها المكونات المراد إزالتها إلى أدنى درجة ذوبان لها. تنخفض قابلية ذوبان المعادن مع زيادة الأس الهيدروجيني وترسب أيونات المعادن من المحلول على شكل هيدروكسيد. يمكن ترسيب المعادن بإضافة عوامل قلوية، مثل الجير أو الصودا الكاوية لرفع درجة الحموضة.
لازالة الكروم يستخدم ← ثنائي كبريتات الصوديوم، السيانيد ← الكبريتات، بما في ذلك كبريتات الزنك أو كبريتات الحديدوز، المعادن → الكربونات، وخاصة كربونات الكالسيوم. يعتبر ترسيب الهيدروكسيد مع الجير هو كبريتيد الصوديوم الأكثر شيوعًا ويستخدم أحيانًا لتحقيق تركيزات منخفضة من النفايات السائلة. المخلفات عبارة عن حمأة معدنية / نفايات سائلة معالجة مع ارتفاع درجة الحموضة / ترسيب الكبريتيد، والكبريتيد الزائد.
يتم تطبيق هذه الطريقة لمعالجة النفايات المائية المحتوية على معادن. القيود هي العوامل المعقدة يمكن أن تتداخل مع العملية، ولا تتم إزالة المواد العضوية إلا من خلال الترحيل الممتد. للترسيب العديد من التطبيقات المفيدة لمعالجة النفايات الخطرة، ولكن يجب إجراء اختبارات البرطمانات المختبرية للتحقق من المعالجة، كما يستخدم اختبار الجرة لاختيار المادة الكيميائية المناسبة لتحديد معدلات الجرعات تقييم خصائص الخلط والتلبد والترسيب؛ وتقدير متطلبات إنتاج ومعالجة الحمأة.
