污水的化学处理3.3化学沉淀法.ppt

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1、化学沉淀法 化学沉淀法定义化学沉淀法定义 化学沉淀法化学沉淀法是向污水中投加某种化学物质，使是向污水中投加某种化学物质，使它与污水中的溶解物质发生化学反应，生成它与污水中的溶解物质发生化学反应，生成难溶难溶于水的沉淀物于水的沉淀物，以降低污水中溶解物质的方法。，以降低污水中溶解物质的方法。 主要针对废水中的阴、阳离子。化学沉淀法的处理对象化学沉淀法的处理对象 (主要针对废水中的阴、阳离子。) （1 1）废水中的重金属离子及放射性元素：如）废水中的重金属离子及放射性元素：如CrCr3+3+、CdCd3+3+、HgHg2+2+、ZnZn2+2+、NiNi2+2+、CuCu2+2+、PbPb2+2+

2、、FeFe3+3+等。等。 （2 2）给水处理中去除钙，镁硬度。）给水处理中去除钙，镁硬度。 （3 3）某些非金属元素：如）某些非金属元素：如S S2-2-、F F- -、磷等。、磷等。 （4）某些有机污染物某些有机污染物化学沉淀法化学沉淀法工艺过程工艺过程 （1 1）投加化学沉淀剂，生成难溶的化学物质，使）投加化学沉淀剂，生成难溶的化学物质，使污染物沉淀析出。污染物沉淀析出。投药，反应，沉淀析出投药，反应，沉淀析出 （2 2）通过凝聚、沉降、浮选、过滤、离心、吸）通过凝聚、沉降、浮选、过滤、离心、吸附等方法，进行附等方法，进行固液分离固液分离。 （3 3）泥渣的处理和回收泥渣的处理和回收利用

3、。利用。 原理根据化学沉淀的必要条件，一定温度下，难溶盐原理根据化学沉淀的必要条件，一定温度下，难溶盐MmNn在饱和溶液下，沉淀和溶解反应如下。在饱和溶液下，沉淀和溶解反应如下。 m、n分别表示离子分别表示离子Mn+、Nm-的系数。的系数。 根据质量作用原理，溶度积常数可表示为根据质量作用原理，溶度积常数可表示为LMmNn MmNnnNmMmnnmmnMmNnNMKsp一、基本原理一、基本原理溶度积常数溶度积常数 KspMmNn=Mn+mNm-n=kMmNn=常数 其中其中 MMn+n+ 表示金属阳离子摩尔浓度（表示金属阳离子摩尔浓度（mol/Lmol/L） NNm-m- 表示阴离子摩尔浓度（

4、表示阴离子摩尔浓度（mol/Lmol/L） 难溶盐的溶度积常数均可在难溶盐的溶度积常数均可在化学手册化学手册中查到中查到。 KspMmNnMmNn=M=Mn+n+ m mNNm-m- n n=k=kMMm mN Nn n=常数常数 根据溶度积原理，可以判断溶液中是否有沉淀产生：根据溶度积原理，可以判断溶液中是否有沉淀产生： A A 、离子积离子积MMn+n+ m mNNm-m- n n KspMmNnMmNn时，时， 形成形成MmNnMmNn沉淀。沉淀。 可见，要降低可见，要降低MMn+n+ 可考虑增大可考虑增大NNm-m- 的值，的值，具有这种作用的具有这种作用的化学物质为化学物质为沉淀剂。

5、沉淀剂。在饱和溶液中，可根据在饱和溶液中，可根据溶度积常数溶度积常数计算难溶计算难溶盐在溶液中的盐在溶液中的溶解度溶解度S SMmNnMmNn 由于由于 MMn+n+= m S= m SMmNn MmNn N Nm-m-=nS=nSMmNnMmNn 有有 KspMmNnMmNn=mS=mSMmNnMmNn m mnnMmNnMmNn n n 得得 nmnmNMNMnmSnmnmKsp分级沉淀：分级沉淀： 当溶液中有多种离子都能与同一种离子生成沉当溶液中有多种离子都能与同一种离子生成沉淀时，可通过溶度积原理来淀时，可通过溶度积原理来判断生成沉淀的顺序判断生成沉淀的顺序称称为为分级沉淀分级沉淀。

6、如：溶液中同时存在如：溶液中同时存在BaBa2+2+、CrOCrO4 42-2-、SOSO4 42-2-, ,何种离何种离子首先发生沉淀析出？子首先发生沉淀析出？ BaBa2+ 2+ + SO+ SO4 42-2- = BaSO = BaSO4 4 KspBaSO4BaSO4 = 1.1 = 1.11010-10-10BaBa2+ 2+ + CrO+ CrO4 42-2- = BaCrO = BaCrO4 4 KspBaCrO4BaCrO4= 2.3= 2.31010-10-10 判断分级沉淀的先后，判断分级沉淀的先后，不要单纯的通过溶度积常数（或溶解度）不要单纯的通过溶度积常数（或溶解度）的

7、大小来判定的大小来判定，要以，要以离子浓度乘积与溶度积离子浓度乘积与溶度积KspKsp的关系的关系为指标，看是否为指标，看是否满足沉淀的条件。满足沉淀的条件。溶度积常数 ；例如，难溶解的CaSO4的Ks=9.110-6，但是BaSO4的Ks=1.110-10，更低，可以用CaSO4作为沉淀剂，沉淀Ba 2+。 溶度积常数度积常数KspMmNn的影响因素：的影响因素： 1）同名离子效应同名离子效应当沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含当沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某一离子的试剂，则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动有某一离子的试剂，则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动 2）盐效应盐效应在有强电解质存在

8、状况下，溶解度随强电解质浓度在有强电解质存在状况下，溶解度随强电解质浓度的增大而增加，反应向溶解方向转移的增大而增加，反应向溶解方向转移。 3）酸效应酸效应溶液的溶液的PH值可影响沉淀物的溶解度，称为酸效应。值可影响沉淀物的溶解度，称为酸效应。 4）络合效应络合效应若溶液中存在可能与离子生成可溶性络合物的络若溶液中存在可能与离子生成可溶性络合物的络合剂，则反应向相反方向进行，沉淀溶解，甚至不发生沉淀。合剂，则反应向相反方向进行，沉淀溶解，甚至不发生沉淀。 应用：如果污水中含有大量的应用：如果污水中含有大量的Mn+离子，要降低浓度，可向污离子，要降低浓度，可向污水中投入化学物质，提高污水中水中投

9、入化学物质，提高污水中Nm-浓度，浓度，使离子积大于溶度积使离子积大于溶度积L，结果结果MmNn从污水中沉淀折出，降低从污水中沉淀折出，降低 Mm+浓度。浓度。nmmnNM 二、氢氧化物沉淀法二、氢氧化物沉淀法 金属氢氧化物的溶解与污水的金属氢氧化物的溶解与污水的PH值关系很大。值关系很大。M(OH)n表示金属的氢氧化物，表示金属的氢氧化物，Mm+表示金属离子。表示金属离子。则电离方程式则电离方程式其溶度积为其溶度积为同时水发生电离同时水发生电离 水的离子积为水的离子积为nnOHMOHnM)()(nnnOHMOHM)(KspOHHOH2142101OHHKOH 代入上式代入上式 将上式取对数将

10、上式取对数 nOHnnHKOHMM)()(Ksp2nPHnPHnPKPHnKnMOHOHnxKsplglgKsplglg22Mg2+Ca2+Ag+Cd2+Fe2+Zn2+Cu2+Al3+Fe3+pH-lgMn+10987654321211876543210图图 金属氢氧化物的溶解度与金属氢氧化物的溶解度与pH值的关系值的关系将重金属离子的溶解度与将重金属离子的溶解度与PH值值关系绘成曲线，从曲线中可以关系绘成曲线，从曲线中可以得到，重金属离子的浓度值。得到，重金属离子的浓度值。 注意：注意： 采用氢氧化法处理污水，采用氢氧化法处理污水，PH值是一个重要因素，处理值是一个重要因素，处理污水中的污

11、水中的 Fe2+离子时，离子时，PH值大于值大于9则可完全沉淀，而则可完全沉淀，而处理污水中处理污水中Al3离子时，离子时，PH值严格为值严格为 5.5，否则，否则AL(OH)3沉淀物又会溶解。沉淀物又会溶解。氢氧化物沉淀法的影响因素o pHo 沉淀剂种类o 沉淀方式氢氧化物沉淀法 应用实例o o （1）如用氢氧化物沉淀法处理含镉废水，一般）如用氢氧化物沉淀法处理含镉废水，一般pH值值应为应为9.512.5。当。当pH=8时，残留浓度为时，残留浓度为1mg/L；当当pH值升至值升至10或或11时，残留浓度分别降至时，残留浓度分别降至0.1和和0.00075mg/L；如果采用砂滤或铁盐、铝盐凝聚

12、沉；如果采用砂滤或铁盐、铝盐凝聚沉降，则可改进出水水质。降，则可改进出水水质。 o （2）对于含铜废水（）对于含铜废水（11000mg/L）的处理，）的处理，pH值为值为9.010.3最好。若采用铁盐共沉淀，效果尤最好。若采用铁盐共沉淀，效果尤佳，残留浓度为佳，残留浓度为0.150.17mg/L。 o （3）不宜采用石灰处理焦磷酸铜废水，主要原因是）不宜采用石灰处理焦磷酸铜废水，主要原因是pH值要求高（达值要求高（达12），形成大量焦磷钙沉渣，使沉淀），形成大量焦磷钙沉渣，使沉淀中铜含量低，回收价值小。中铜含量低，回收价值小。 o （4）对于某含镍）对于某含镍100mg/L的废水，投加石灰的废

13、水，投加石灰250mg/L，pH达达9.9，出水含镍可降至，出水含镍可降至1.5 omg/L。三、三、 铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法1 1铁氧体（铁氧体（FerriteFerrite）概述）概述 o 物理性质物理性质-是指一类具有一定晶体结构的复合氧化物，是指一类具有一定晶体结构的复合氧化物，它具有高的导磁率和高的电阻率（其电阻率比铜大它具有高的导磁率和高的电阻率（其电阻率比铜大1010131310101414倍），是一种重要的磁性介质。铁氧体不溶于酸、碱、倍），是一种重要的磁性介质。铁氧体不溶于酸、碱、盐溶液，也不溶于水。盐溶液，也不溶于水。铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法o 铁氧体的组成铁氧体的组成-

14、尖晶石型铁氧体化学组成尖晶石型铁氧体化学组成BOABOA2 2O O3 3。 B-B-二价金属，如二价金属，如FeFe、MgMg、ZnZn、MnMn、CoCo、NiNi、CaCa等；等； -三价金属，如三价金属，如FeFe、AlAl、CrCr、MnMn、V V、CoCo等。等。磁铁矿（其主要成分为磁铁矿（其主要成分为FeFe3 3O O4 4或或FeOFeFeOFe2 2O O3 3）就是一种天然的尖）就是一种天然的尖晶石型铁氧体。晶石型铁氧体。 2. 2. 铁氧体沉淀法定义铁氧体沉淀法定义 废水中各种废水中各种金属离子金属离子形成不溶性的形成不溶性的铁氧体晶粒铁氧体晶粒而沉淀析而沉淀析出的方

15、法叫做铁氧体沉淀法。出的方法叫做铁氧体沉淀法。3 3 铁氧体沉淀法的工艺流程铁氧体沉淀法的工艺流程(1)配料反应配料反应(2)加碱共沉淀加碱共沉淀 (3)充氧加热充氧加热,转化沉淀转化沉淀 (4)固液分离固液分离(5)沉渣处理沉渣处理 (1)(1)配料反应配料反应 为了形成铁氧体，通常要有足量的为了形成铁氧体，通常要有足量的FeFe2+2+和和FeFe+ +。通常要额。通常要额外补加硫酸亚铁和氯花亚铁等。外补加硫酸亚铁和氯花亚铁等。o 投加二价铁离子的作用有三：投加二价铁离子的作用有三：o 1)1)补充补充FeFe2+2+；o 2)2)通过氧化，补充通过氧化，补充FeFe3+3+；o 3)3)

16、如废水中有六价铬，则如废水中有六价铬，则FeFe2+2+能将其还原为能将其还原为CrCr3+3+，作为形成，作为形成铁氧体的原料之一；同时，铁氧体的原料之一；同时，FeFe2+2+被六价铬氧化成被六价铬氧化成FeFe3+3+，可作，可作为三价金属离子的一部分加以利用。为三价金属离子的一部分加以利用。(2)(2)加碱共沉淀加碱共沉淀 根据金属离子不同，用氢氧化钠调整根据金属离子不同，用氢氧化钠调整pHpH值至值至8 89 9。在常。在常温及缺氧条件下，金属离子以温及缺氧条件下，金属离子以M(OH)M(OH)2 2及及M(OH)M(OH)3 3的胶体形式的胶体形式同时沉淀出来，如同时沉淀出来，如Cr(OH)Cr(OH)3 3、Fe(OH)Fe(OH)3 3、Fe(OH)Fe(OH)2 2和和Zn(OH)Zn(OH)2 2等。等。o 沉淀呈墨绿色沉淀呈墨绿色, , 金属离子已基本沉淀完全。金属离子已基本沉淀完全。o 调整调整pHpH值时不可采用石灰，原因是它的溶解度小和杂质多，值时不可采用石灰，原因是它的溶解度小和杂质多，未溶解的颗粒及杂志混入沉淀中，会影响铁氧体的质量。未溶解的颗粒及杂志混