Zinok je biely, pekne lesklý kov s nádychom do modrosiva. Zinok sa vyskytuje v prírode ako sírnik, oxid, uhličitan a kremičitan zinočnatý. Rozpustnosť a správanie zinku vo vode závisí od viacerých faktorov vrátane chemickej čistoty kovu, prítomnosti kyselín, pH vody, oxidačno-redukčných podmienok a prítomnosti komplexotvorných látok.
Fyzikálno-chemické vlastnosti zinku relevantné pre vodné prostredie
- Zinok je biely, pekne lesklý kov s nádychom do modrosiva.
- Na suchom vzduchu sa nemení a na vlhkom sa pokryje hydroxidom a uhličitanom zinočnatým.
- Nečistý zinok sa rozpúšťa v zriedených kyselinách veľmi ľahko, naproti tomu čistý zinok kyselinám vzdoruje a rozpúšťa sa len veľmi pomaly alebo vôbec nie.
- Elektrolytický zinok sa rozpustí v kyselinách, keď do reakčného prostredia vložíme platinový drôt.
- Brómová voda je tiež dobrým rozpúšťadlom zinku.
Rozpúšťanie zinku v rôznych podmienkach vody
Rozpustnosť zinku vo vode závisí predovšetkým od pH. Zmena pH veľmi silno ovplyvňuje rozpustnosť zrazenín kovov - pri upravovaní pH odpadovej vody sa často dosahuje účinné odstránenie kovov z roztoku. Pri kyslejších hodnotách pH je zinkove ióny (Zn2+) vo vode stabilnejšie rozpustené, zatiaľ čo pri vyššom pH sa tvoria menej rozpustné hydroxidy a uhličitany, ktoré sú možné odstrániť zrážaním.
Ak by sme potrebovali z odpadových vôd odstrániť iba ťažké kovy, sorpciu by sme v testoch niekedy vynechali a namiesto toho upravovali pH, pretože proces úpravy pH nie je finančne veľmi náročný a je investične nenáročný. Zmena pH však nemusí zabezpečovať dosiahnutie všetkých limitov pre ťažké kovy, preto sa môžu použiť zrážacie činidlá, ktoré s kovmi tvoria veľmi málo rozpustné zrazeniny.
Zdroje zinku vo vodách
Vo vode zo studne môže zinok pochádzať z pôdy, prvkov pumpy, rúrok alebo miestnych znečistení, zatiaľ čo vo vodovodnej vode je častejšie výsledkom sekundárneho kontaktu vody s vnútornou inštaláciou. Podzemné vody môžu obsahovať zinkové rudy; rozšírenou formou je smithsonit (ZnCO3). Zinok do podzemných vôd môže prejsť pri oxidačnom rozklade sulfidických rúd.
Praktický význam: ako zisťovať a riešiť zvýšený obsah zinku vo vode
Zinok má význam predovšetkým pri hodnotení kvality úžitkovej a pitnej vody, najmä v budovách so staršou pozinkovanou inštaláciou alebo po modernizácii hydrauliky. Zvýšený obsah zinku môže dodávať vode kovovú alebo trpkú príchuť, spôsobovať miernu zakalenosť a podporovať tvorbu usadenín.
Prečítajte si tiež: Zemská Kôra: Zinok a Hliník
Na zinok vo vode sa oplatí dať pozor, keď má voda po dlhšej stagnácii v rúrach výrazne kovovú chuť, objavuje sa bielo-sivý povlak, netypická zakalenosť alebo sa problém zhoršuje len v vybraných odberných miestach. Dôležitým signálom je aj používanie pozinkovaných rúrok, nových mosadzných prvkov alebo inštalácie náchylnej na koróziu. Potvrdením problému by malo byť laboratórne testovanie vody, ktoré zahŕňa kovy a základné parametre korozivity, ako sú pH, vodivosť, tvrdosť a zásaditosť.
Rozlišovanie od iných kovov
Zinok vo vode by sa nemal zamieňať so železom alebo mangánom, ktoré častejšie spôsobujú hnedé, hrdzavé alebo čierne usadeniny a zafarbenie. Nie je to ani to isté ako zinok ako zložka výživových doplnkov - v analýze vody sa hodnotí koncentrácia prvku v konkrétnom odbernom mieste a jeho vplyv na chuť, usadeniny a prevádzku inštalácie.
Odstraňovanie zinku a ďalších ťažkých kovov z odpadových vôd - praktické skúsenosti
Výzva: Ako odstrániť ťažké kovy z (odpadových) vôd? Technológovia sa pri riešení s pomerne vysokými koncentráciami ťažkých kovov zamerali na potlačenie koncentrácií niklu, chrómu, medi a zinku tak, aby vyhovovali limitom BAT (Best Available Techniques). Predpoklad bol, že organické molekuly sa rovnako ako ťažké kovy zachytia na povrchu sorbentu. Teória opäť neklamala a výsledky to potvrdili - určitá časť organických látok a rovnako aj časť ťažkých kovov sa týmto spôsobom eliminovala.
Napriek dobre vyzerajúcim účinnostiam sa nepodarilo splniť limity niektorých kovov, preto sa pristúpilo k úprave pH odpadovej vody a následne k použitiu menej dostupných zrážacích činidiel, ktoré s kovmi tvoria veľmi málo rozpustné zrazeniny. Po teste sa v roztoku nachádzali jednotkové a desiatkové koncentrácie mikrogramov kovov na liter, čo potvrdilo úspešnosť navrhnutého postupu. Proces, ktorý bol z finančného hľadiska aj z hľadiska účinnosti vyhovujúci a udržateľný, ukázal, že kombinácia úpravy pH a adekvátnych zrážacích činidiel je často najvhodnejšia cesta.
Zinok v priemysle a ochrana kovových povrchov
Zinok ochraňuje kovové povrchy - oceľ, mosadz, zliatinu či meď pred koróziou, ako aj pred poveternostnými vplyvmi. Zinkovanie za pomoci vysokokvalitného zinku je rentabilnou a ekologickou ochranou kovových povrchov. Povlak, ktorý je na kovové predmety počas zinkovania nanášaný, obsahuje až 95% zinku. Zinok dokáže vytvoriť spoľahlivú ochranu ocele pred vplyvmi vonkajšieho prostredia, ako aj pred mechanickým poškodením.
Prečítajte si tiež: Komplexná starostlivosť o pohybový aparát: Walmark Vápnik Horčík Zinok
Počas zinkovania sa oceľ po vyčistení a vhodnej úprave ponorí do približne 450 °C horúcej taveniny zinku. To spôsobí okamžitú reakciu zinku a ocele. Následne sa na povrchu ocele vytvorí zliatina železa a zinku. Oceľ a zinok sa zlúčia čím vznikne ich neoddeliteľné prepojenie a vysokoodolná ochrana oceľového povrchu. Pri štandardných podmienkach chráni zinkovanie oceľ pred koróziou až po dobu 50 rokov.
Galvanické zinkovanie a priemyselné možnosti
V zinkovniciach sa realizuje galvanické zinkovanie pre rôzne veľké a tvarovo rozličné predmety. Ponúka sa optimálny pomer ceny, kvality a životnosti, ako aj rýchly a profesionálny proces realizácie galvanického zinkovania či chromátovania. Profesionálna závesná technika dokáže pozinkovať predmety až do 300 kg kovu.
Vplyv zinku na zdravie a životné prostredie
Zinok je pre človeka nepostrádateľným prvkom. Z celkového denného príjmu Zn pripadá na pitnú vodu asi 14%. Zinok je z hygienického hľadiska málo škodlivý, no klinické dôsledky nedostatku Zn sa môžu prejaviť v rôznych zdravotných ťažkostiach. Niektoré banské vody obsahujú zinok rádove v gramoch na liter, čo je extrémny stav, ktorý môže mať vážne následky pre živé organizmy, najmä pre človeka a vodné druhy. Pri hodnotení vody je relevantné sledovať ustanovenia STN 757111 / Pitná voda /, ktoré určujú maximálne prípustné hodnoty pre pitnú vodu.
Praktické odporúčania pre užívateľov vody
- Dávajte pozor na kovovú chuť po dlhšej stagnácii vody v rúrach a na bielo-sivý povlak alebo netypickú zakalenosť.
- Kontrolujte použité materiály v inštalácii - pozinkované rúry, nové mosadzné prvky či koróziou ohrozené časti sú dôležité signály.
- Pri podozrení na zvýšený obsah zinku vykonajte laboratórne testovanie, ktoré zahŕňa merania kovov a parametrov korozivity (pH, vodivosť, tvrdosť, zásaditosť).
- Pri odstraňovaní zinku z odpadových vôd zvažujte úpravu pH a pri potrebe dodatočnej efektivity použitie vhodných zrážacích činidiel.
Detection of heavy metals in water samples | Experiment | Analytical Chemistry
Tabuľka: Súhrn zásadných faktorov ovplyvňujúcich rozpustnosť zinku vo vode
| Faktor | Vplyv na rozpustnosť zinku |
|---|---|
| pH | Nízke pH zvyšuje rozpustnosť Zn2+; vysoké pH podporuje zrážanie hydroxidov |
| Prítomnosť kyselín | Nečistý zinok sa ľahko rozpúšťa v zriedených kyselinách; čistý zinok odoláva |
| Oxidačno-redukčné podmienky | Oxidácia sulfidov môže uvoľniť zinok do podzemných vôd |
| Komplexy a organické látky | Môžu stabilizovať rozpustené formy zinku alebo byť odstránené sorpciou |
| Materiál inštalácie | Pozinkované rúrky, mosadz a iné prvky sú častým zdrojom sekundárneho znečistenia |
Autorské poznámky k praktickým skúsenostiam
Som veľmi rád, že firma nestráca schopnosť hľadať riešenia aj pri nie veľmi bežných problémoch odpadových vôd. Zároveň je príjemné niekedy odbehnúť z kancelárie do laboratória a venovať sa vedeckým pokusom. Autor: Ing. chemický technológ spoločnosti Hydrotech.
Prečítajte si tiež: Synergické účinky jódu, zinku a vitamínu D