Precipitation of metal hydroxides from aqueous solutions as a result of spontaneous condensation of polynuclear hydroxocomplexes

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorAndriyko, Yu.
dc.contributor.authorAndriiko, O. O.
dc.date.accessioned2023-08-08T13:28:29Z
dc.date.available2023-08-08T13:28:29Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractBackground. Generally, it is assumed that the formation of a solid phase (precipitate) happens when the activities of the involved ions would exceed those defined by the thermodynamic solubility product. However, in case of precipitation of metal hydroxides, this is a simplification, and the real pattern is more complicated, since metal ions form strong mono- and polynuclear hydroxocomplexes in a solution. Formation of such complexes, especially those with zero charge, should result in the deviation from the common solubility product rule. Objective. The aim of this paper is to develop a precipitation model, which takes into account the effect of the for mation of the hydroxocomplexes on the solubility of a metal hydroxide. Eventually, this solubility includes the sum of the concentrations of metal ions, and all neutral, positively and negatively charged hydroxocomplexes involved in all equilibria in aqueous solution. Methods. We assume that formation of the solid precipitate is the result of spontaneous condensation of polynuclear neutral hydroxocomplexes when their concentrations in a solution exceed a certain critical value. These critical concentrations can be estimated from the consideration of all equilibria with the assumption that the equilibrium constants for the formation of neutral polynuclear complexes when their nuclearity increases by one are approximately equal and do not significantly depend on the size of the particle. Results. Using this approach, we developed the model, which predicts spontaneous condensation with formation of a precipitate. Also, we calculated the dependencies of pH-logCM for precipitation of various divalent cation hydroxides. It was shown that there exist minimal concentrations, below which no precipitates are formed at any pH value. Conclusions. Such approach also explains the nature of linear correlations between logarithms of solubility products and stability constants of neutral complexes described in literature. These results are important for the development and optimization of industrial wastewater treatment processes.uk
dc.description.abstractotherПроблематика. Заведено вважати, що творення твердої фази (осаду) відбувається тоді, коли активності іонів перевищать значення, визначені термодинамічним добутком розчинності. Однак у випадку осадження гідроксидів металів, це є спрощенням, і реальна картина буде складнішою через утворення в розчині міцних моно- та поліядерних комплексів. Утворення таких комплексів, особливо з нульовим зарядом, буде призводити до відхилень від правила добутку розчинності. Мета дослідження. Розробити модель осадження, що враховує вплив гідроксокомплексів на розчинність гідроксиду металу. Зрештою, ця розчинність є сумою концентрацій іонів металу, нейтральних, позитивно та негативно заряджених гідроксокомплексів, що беруть участь у всіх встановлених у розчині рівновагах. Методика реалізації. Розроблення моделі осадження з припущенням, що утворення твердого осаду відбувається внаслідок спонтанної конденсації нейтральних поліядерних гідроксокомплексів, коли їх концентрації перевищать певне критичне значення. Ці критичні концентрації можна оцінити, аналізуючи всі рівноваги в розчинах і припускаючи, що константи рівноваги утворення нейтральних поліядерних комплексів є приблизно однаковими та суттєво не залежать від розміру частинок, коли їхня “ядерність” збільшується на одиницю. Результати дослідження. Створено модель, що передбачає можливість спонтанної конденсації з утворенням осаду. Розраховано залежності pH-logCM для осадження гідроксидів двовалентних катіонів і встановлено, що існують деякі мінімальні концентрації, нижче яких не утворюються осади за будь-яких значень pH. Висновки. Сформований підхід дав змогу пояснити природу лінійних кореляцій між логарифмами добутків розчинності та константами стійкості нейтральних комплексів, описаних у літературі. Отримані результати є важливими для розроблення й оптимізації промислових процесів очищення стічних вод.uk
dc.description.abstractotherПроблематика. Принято считать, что образование твердой фазы (осадка) происходит тогда, когда активности ионов превысят значения, определенные термодинамическим произведением растворимости. Однако в случае осаждения гидроксидов металлов это является упрощением, и реальная картина будет сложнее из-за образования в растворе прочных моно- и полиядерных комплексов. Образование таких комплексов, в особенности с нулевым зарядом, будет приводить к отклонениям от правила произведения растворимости. Цель исследования. Разработать модель осаждения, которая учитывает влияние гидроксокомплексов на растворимость гидроксида металла. В итоге эта растворимость является суммой концентраций ионов металла, нейтральных, положительно и отрицательно заряженных гидроксокомплексов, которые принимают участие во всех установившихся в растворе равновесиях. Методика реализации. Разработка модели осаждения с предположением, что образование твердого осадка происходит вследствие спонтанной конденсации нейтральных полиядерных гидроксокомплексов, когда их концентрации превысят определенное критическое значение. Эти критические концентрации можно оценить, анализируя все равновесия в растворах и предполагая, что константы равновесия образования нейтральных полиядерных комплексов приблизительно одинаковы и существенно не зависят от размера частиц, когда их “ядерность” увеличивается на единицу. Результаты исследования. Разработана модель, которая предусматривает возможность спонтанной конденсации с образованием осадка. Рассчитана зависимость pH-logCM для осаждения гидроксидов двухвалентных катионов и установлено, что существуют некоторые минимальные концентрации, ниже которых не образуются осадки при любых значениях pH. Выводы. Сформированный подход позволил объяснить природу линейных корреляций между логарифмами произведений растворимости и константами устойчивости нейтральных комплексов, описанных в литературе. Полученные результаты важны для разработки и оптимизации промышленных процессов очистки сточных вод.uk
dc.format.pagerangePp. 76-82uk
dc.identifier.citationAndriyko, Yu. Precipitation of metal hydroxides from aqueous solutions as a result of spontaneous condensation of polynuclear hydroxocomplexes / Yu. Andriyko, O. O. Andriiko // Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал. – 2021. – № 1(132). – С. 76–82. – Бібліогр.: 13 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/kpisn.2021.1.228144
dc.identifier.orcid0000-0002-4592-2223uk
dc.identifier.orcid0000-0003-1343-154Xuk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/59039
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofНаукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 1(132)uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.sourceНаукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал, 2021, № 1(132)
dc.subjectsolubilityuk
dc.subjectmetal hydroxidesuk
dc.subjectmetal hydroxocomplexesuk
dc.subjectрозчинністьuk
dc.subjectгідроксиди металуuk
dc.subjectгідроксокомплекси металівuk
dc.subjectрастворимостьuk
dc.subjectгидроксиды металловuk
dc.subjectгидроксокомплексы металловuk
dc.subject.udc543.33+544.03uk
dc.titlePrecipitation of metal hydroxides from aqueous solutions as a result of spontaneous condensation of polynuclear hydroxocomplexesuk
dc.title.alternativeОсадження гідроксидів металів із водних розчинів як наслідок спонтанної конденсації поліядерних гідроксокомплексівuk
dc.title.alternativeОсаждение гидроксидов металлов из водных растворов как результат спонтанной конденсации полиядерных гидроксокомплексовuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
228144-531934-1-10-20210528.pdf
Розмір:
418.3 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Наукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 1(132)