ni^2＋-h2o系配位平衡研究

1、第 2 8 卷 第 2 期 2 0 1 1 年 4月貴州大學(xué)學(xué)報 ( 自然科學(xué)版 )J o u r na lo fG u i z h o uU n i v e r s i t y( N a t u r a lS c i e n c e s )Vo 1 ．2 8N o ．2Ap r ．2 0 1 1文章 編號 1 0 0 0 — 5 2 6 9 ( 2 0 1 1 ) 0 2— 0 1 3 0 — 0 3N i． H 2O 系配 位 平

2、衡 研 究 楊 春 ( 貴 陽中醫(yī)學(xué)院 ， 貴州 貴陽 5 5 0 0 0 2 )摘 要： 根據(jù)絡(luò)合平衡原理 ， 計算并繪制 了 N i 2 + ． HO系中游 離鎳( Ⅱ) 離子及鎳( I I ) 的各種羥合 配 離子濃度 的 對數(shù) (1 g c) 與溶 液 p H值 關(guān) 系圖及 N i ( O H) ： 條 件 溶度積 的 對數(shù) (I g K) 與溶 液 p H值 關(guān)系圖。l g c — p H圖描述 了 N i ( O H ) 2

3、 [ s 1 溶解平衡 時， 溶液中各種 離子的平衡 濃度與 p H的關(guān) 系，該圖表 明： 當(dāng) p H為 1 O ． 4 2 — 1 1 ． 2 2時， N i ( O H) 2 f s ] 的溶解度 最??； l g K s - p H 圖反 映體 系p H值 對 N i ( O H) 2 f s 1 溶解度的影響， 結(jié)果表 明： 當(dāng)p H值在 9— 1 0范圍內(nèi)， N i ( O H) ： f s 1 的條件溶度 積最小。研究結(jié)果可為

4、 中和水解法去除廢水中鎳( Ⅱ) 及 濕法冶金 中去除雜質(zhì)鎳 ( I I ) 工藝過程提供理論 依 據(jù) 。關(guān) 鍵 詞 ： 配位平 衡 ； 羥合 配 離子 ； p H 值 ； 條件 溶度積 中圖分類號： X 5 2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A有色冶金及 電鍍加工中將產(chǎn)生大量含鎳 ( I I )重金屬廢水 ， 鎳 ( I I ) 離子屬于有毒有 害重金 屬離 子 ， 對人體健康 危害很大¨， 對環(huán)境 污染嚴(yán)重 ， 必 須對之進(jìn)行凈化處理 。

5、目前主要采用 中和水解法 處理生產(chǎn)中的含鎳廢水 J 。為了對中和法工藝提 供理論指導(dǎo) ， 有研究者對鎳 ( 1 I ) 離子 的水解 行為 進(jìn)行了熱力學(xué)分析 ， 但是沒有系統(tǒng)考慮水溶液體系 中金屬離子 的所有羥合 配離子 ； 或者局 限在 單 一 配位體上進(jìn)行分析_ 4j 。因此 ， 所得結(jié)論勢必會 不夠全面和完善 ， 影響對工藝 的正確指導(dǎo)。木文引入 配位化學(xué) 的有關(guān)原理 ， 在全 面考 慮 N i 。在水 中存 在的各 種羥合 配

6、離子的基礎(chǔ) 上 ，對 N j ¨． H0體系 中羥合配離子的熱力學(xué)平衡進(jìn)行 全面的分析研究 ， 繪制體 系中游離 N i及其在一 定條件下與 O H一 形成的羥合配合離子濃度的對數(shù) 與溶液 p H值 的關(guān) 系圖( 1 g c — p H 圖) 、 N i ( O H)條 件溶度積的對數(shù)與 p H值的關(guān)系圖( ] g K s — p H圖) 。試圖通過這些平衡 圖揭示 N i ¨在水溶液 中的存在 形態(tài)及 N i (

7、O H)( 固) 的溶解度 隨 p H值 的變化規(guī) 律 ， 從配位與沉淀平衡角度確定 N i ( O H) ： ( s ) 在水 溶液 中的最 小溶 解 度 ， 以及從 含 鎳廢 水 中沉淀 N i的最佳 p H值范 圍。這些熱力學(xué)平衡 圖在 中和水解法處 理含重金屬廢 水 中的應(yīng)用 比電位一 p H圖I8更具實(shí)用價值 ， 能為 中和水解法凈化含鎳廢 水及濕法冶金除雜質(zhì)鎳的工藝過程提供更加科 學(xué) 的理論 指導(dǎo) 。1p H 值 對 N i

8、 “ 與 O H一 配 位 平衡 的 影 響 在含鎳 ( Ⅱ) 廢水 中， 存在的羥合配離子主 要 有 N i ( O H)、 N i ( O H) 2 、 N i ( O H ) 3 — 3種 ， 在 2 9 8 K條 件下其逐級穩(wěn)定常數(shù)[ 1 郵 分別為 ：N i+O H一=N i ( O H)：：1 0( 1 )“一『 N i] 『 O H一 ]一N i O H+O H一=N i ( O H) 2= N i OHO H·

9、; 5( 2 )一f] 『一 ]一u、N i ( O H) 2 +O H一=N i ( O H) 3 一= N ioI a )· 7( 3 )“一[ (： ] [ O H一 ] 一 當(dāng)采用 中和水解法處理含鎳廢水時， 體系中新 生成的氫氧化鎳沉淀 的溶解平衡為 ：N i ( O H) 2 ( 固)=N i “ + 2 0 H—= [ N i] [ O H一 ] 。 = 1 0·“( 4 )根據(jù)文獻(xiàn) ， 對以上沉淀

10、一 溶解平衡有 ：收稿 日期 ： 2 0 1 1 — 0 2 — 2 O作者簡介 ： 楊 春 ( 1 9 6 3一) ， 女 ， 貴州黔西 人 ， 副教授 ， 從事無 機(jī)化學(xué)課 程的教學(xué) 和微量元 素分析方 面 的研 究 ， E m a i l ： y a n g c h u n a a a a @1 6 3e om ．} 通訊作者 ： 楊 春 ， E m a i l ： y a n g c h u n a a a a @1 6 3 ．

11、 t o m ．· 1 3 2·貴州大學(xué)學(xué)報 ( 自 然科 學(xué)版 )第 2 8 卷 不能將鎳( Ⅱ) 去除到 N i ( O H> ： ( s 】 溶度積所確定的 最低 濃 度 。681 O1 21 4p H 圖 2N i ( O H) 2 的條件 溶度 積與 p H 值的關(guān) 系 3結(jié) 論 1 ) l g c — p H圖直觀反映了 N i ( O H)( S ) 沉淀 一溶解達(dá)平衡時， 鎳 ( I I ) 離

12、子 的平衡濃度與溶液 p H值的關(guān) 系。當(dāng) p H值為 1 0 ． 4 2— 1 1 ． 2 2時， N i ( O H) 2( s ) 的溶 解度 最小 。2 )l g K s — p H 圖指 出 了 N i ( O H)( S ) 的條 件 溶 度積 與 p H值 的關(guān) 系， 當(dāng) p H值 為 9—1 0時 ， N i( O H )( S ) 的條件溶度積最小 ， 中和水解法不能將 鎳 ( I 1 ) 去除到 N i ( O H

13、)溶度積所確定 的最低濃 度 。參考文獻(xiàn)：[ 1 ] 劉牧 ， 孫 洪志． 鎳 有 害 于人 類 健 康 [ J ] ． 稀 有 金 屬快 報 ， 1 9 9 9( 1 O )： 2 4—2 5 ．[ 2 ] 張文娟 ， 劉玲 ， 厲 成梅． 我 國電鍍工業(yè) 污染及處 置 [ J ] ．工 業(yè)安 全 與環(huán)保 ， 2 0 0 6 ， 3 2 ( 1 O ) ： 3 5 — 3 7 ．[ 3 ] 鐘竹 前 ， 梅 光 貴， 賀 青蒲 ， 等

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16、 ．[ 6 ] D r i e s n e rT ，H aTK， S e w a r dTM ．O x y g e na n dh y d r o g e ni s o t o p ef r a c t i o n a t i o nb yh y d r a t i o nc o mp l e x e so fLi，Na， K， Mg “ ，F(xiàn) 一 ， c l 一 ， a n dB r 一 ： At h e o r e t i c a

17、ls t u d y [ J ] ．G e o c h i m i e ae tC o s —mo c h i mi c aA c t a ， 2 0 0 0， 6 4 ( 1 7) ： 3 0 0 7— 3 0 3 3 ．[ 7 ] 張 祥 麟 ， 康衡 ． 配位 化 學(xué) [ M] ． 長 沙 ： 中南 工業(yè) 大 學(xué) 出版 社 ，1 9 8 6 ．[ 8 ] T r o j a n o w i c zM， A l e x a n d

18、e rPW， H i b b e aDB ．F l o w — i n j e c t i o np o —t e n t i a lm e t r i cd e t e r m i n a t i o no ff r e ec a d mi u mi o n sw i t hac a d m i u mi o n ． s e l e c t i v ee l e c t r o d e [ J ] ． A n a l y t i c

19、a lc h i n i c aA c t a ， 1 9 9 8 ( 3 7 0 ) ：2 6 7 —2 7 8．[ 9 ] C h e nDW， R a yAK ．R e m o v a lo ft o x i cm e t a li o n sf r o mw a s t e w a t e rb ys e m i c o n d u c t o rp h o t o c a t a l y s i s [ J ] ．C h e

20、m i c a lE n g i n e e r i n gS c i —e n e e ， 2 0 0 2 ( 5 6 ) ： 1 5 6 1 —1 5 7 0 ．[ 】 O ] 杭 州大學(xué) 化學(xué) 系分析化學(xué) 教研 室．分析化 學(xué)手冊 ( 第二版 )第二分冊 [ M] ． 北京 ： 化學(xué)工業(yè) 出版社 ， 1 9 9 7 ： 1 5 7 ．[ 1 1 ] 李華 昌， 符斌 ． 實(shí)用 化學(xué) 于冊 [ M] ． 北 京 ： 化 學(xué) 工業(yè) 出

21、版 杜 ，2 0 0 6： 3 6 6 ．[ 1 2 ] 姚青松． 平衡理論在化學(xué)法處理重金屬廢水 中的作用 [ J ] ． 環(huán) 境保護(hù) ， 1 9 9 4 ( 1 2 ) ： 1 0— 1 2 ．S t u d yo nCo m p l e xEq u i l i b r i um o fNi— H2O S y s t e m YA G Ch un( G u i y a n gC o l l e g eo fT r a d i

22、t i o n a lC h i n e s eM e d i c i n e ， G u i y a ng5 5 0 0 0 2 ， C h i n a )Ab s t r a c t ：Ac c o r d i n gt oc o mp l e xb a l a n c ep r in c i p l e ，t h er e l a t i o n s h i pf i g u r eo ft h ec o n c e n t r

23、a t i o nl o g a r i t h m o ff r e en i c k e l( 1 I )i o na n dn i c k e l ( 1 1 ) 一 h y d r o x y li o nw i t ht h es o l u t i o nP Hv a l u e ， a n dt h er e l a t i o n s h i pf i g u r eo ft h el o g —a r i t h m

24、o fN i( O H) 2c o n d i t i o n ss o l u b i l i t yp r o d u c t ( 1 g) w i t ht h ep Hv a l u ea mo n gN i - H 2Os y s t e mw e r ee a l c u l a t -e da n dd r a w n ． T h el g c - p H f i g u r ed e s c r i b e dt h

25、er e l a t i o n s h i pb e t we e nt h eb a l a n c ec o n c e n t r a t i o no fv a r io u si o n si ns o l u t i o na n dp Hv a l u ew h e nd i s s o l v i n ge q u i l i b r i u m． Wh e nt h ep Hi s1 0 ． 4 2— 11 ． 2

26、2 ， t h es o l u b i l i t yo fN i ( O H ) 2i smi n i mu m． T h el g Ks — p H f i g u r es h o ws ：wh e np Hv a l u ei si nt h er a n g eo f9t o lO，t h ec o n d i t i o ns o l u b i l i t yp r o d u c t0 fN i ( O H) 2 (

27、 S )i sm i n i m u m．T h er e s u l t sp r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rn e u t r a l — h y d r o l y s i sm e a n st or e m o v en i c k —e l( 1 I )i nw a s t e w a t e ra n dt h ep r o c e s so fh y d r

28、 o m e t a l l u r g yr e m o v a lo fi m p u r i t i e sN i ( I 1) ．K e ywo r d s ：s e d i me n t a t i o ne q u i l i b r iu m ；h y d r o x yc o mp l e xi o n s ；d i s t r i b u t i o nc o e f ic i e n t ； c o n d i t