Solfuro: solubilità, pH

Ossidazione del Solfuro e le sue Implicazioni Ambientali

Il solfuro S^2- è un componente comune in minerali come la galena PbS, la calcocite Cu₂S, la millerite NiS, la sfalerite FeS e ZnS, e il cinabro HgS.

Formando sali poco solubili con i metalli, il solfuro è presente anche in composti organici come i tioeteri e i tioli, noti come mercaptani. Tipici esempi includono il dimetilsolfuro CH₃SCH₃ e l’etantiolo CH₃CH₃SH.

Solubilità

Le soluzioni acquose di solfuri solubili contengono una minima quantità di ione solfuro a causa della sua idrolisi secondo l’equilibrio: S^2- + H₂O ⇄ HS^– + OH^–. Tale equilibrio è spostato a destra, rendendo le soluzioni con ione solfuro basiche e caratterizzate dall’odore di uova marce.

L’influenza del pH sulla solubilità dei solfuri metallici poco solubili porta a un aumento della solubilità al diminuire del pH, ovvero all’aumentare della concentrazione di ioni H⁺.

Impatto Ambientale

I solfuri sono presenti naturalmente nell’ambiente e possono originare da processi industriali. Il solfuro di idrogeno H₂S, derivato dalla decomposizione delle proteine zolfate da parte dei solfobatteri, si trova in gas di palude, petrolio, gas naturale e acque reflue.

Le fonti artificiali di H₂S includono processi di raffinamento di materiali contenenti zolfo. Acque reflue con una concentrazione di solfuri superiore a 1 mg/L richiedono depurazione prima del rilascio nell’ambiente.

Ossidazione

L’ossidazione dei solfuri con perossido di idrogeno porta a due risultati basati sul pH della soluzione:
– In ambiente neutro o debolmente acido, si forma zolfo elementare, bianco se l’ossidazione è completa e giallo in caso di ossidazione parziale: H₂S + H₂O₂ → S + 2 H₂O.

Per mantenere l’ambiente libero da inquinamento da solfuri, è fondamentale un’adeguata depurazione delle acque reflue contenenti queste sostanze attraverso processi di ossidazione come l’utilizzo di perossido di idrogeno.La flocculazione con un polimero anionico seguita da filtrazione rappresenta un processo efficace per la rimozione di sostanze solide sospese in soluzione. In particolare, in un ambiente alcalino con valori di pH superiori a 9.2, si ha la formazione dell’ione solfato secondo la reazione: S^2- + 4 H2O2 → SO4^2- + 4 H2O.

A pH compreso tra 7 e 9, è possibile ottenere sia lo zolfo elementare che il solfato. L’uso di catalizzatori come nichel può favorire la produzione di zolfo, mentre ferro, rame e manganese favoriscono la formazione del solfato.

La scelta dei catalizzatori dipende dalle esigenze specifiche del processo e può influenzare significativamente il rendimento e la resa dei prodotti finali.

In conclusione, la manipolazione dei parametri di pH e l’utilizzo appropriato di catalizzatori sono fondamentali per controllare il tipo di prodotto ottenuto in processi di flocculazione e filtrazione.