污水的化学处理 3.3 化学沉淀法
45页1、化学沉淀法,化学沉淀法定义 化学沉淀法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,生成难溶于水的沉淀物,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 (主要针对废水中的阴、阳离子。) (1)废水中的重金属离子及放射性元素:如Cr3+、Cd3+、Hg2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Pb2+、Fe3+等。 (2)给水处理中去除钙,镁硬度。 (3)某些非金属元素:如S2-、F-、磷等。 (4)某些有机污染物,化学沉淀法工艺过程 (1)投加化学沉淀剂,生成难溶的化学物质,使污染物沉淀析出。投药,反应,沉淀析出 (2)通过凝聚、沉降、浮选、过滤、离心、吸附等方法,进行固液分离。 (3)泥渣的处理和回收利用。,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。 m、n分别表示离子Mn+、Nm-的系数。 根据质量作用原理,溶度积常数可表示为LMmNn,一、基本原理,溶度积常数 KspMmNn=Mn+mNm-n=kMmNn=常数 其中 Mn+表示金属阳离子摩尔浓度(mol/L) Nm-表示阴离子摩尔浓度(
2、mol/L) 难溶盐的溶度积常数均可在化学手册中查到。,KspMmNn=Mn+mNm-n=kMmNn=常数 根据溶度积原理,可以判断溶液中是否有沉淀产生: A 、离子积Mn+mNm-n KspMmNn时, 形成MmNn沉淀。 可见,要降低Mn+可考虑增大Nm-的值,具有这种作用的化学物质为沉淀剂。,在饱和溶液中,可根据溶度积常数计算难溶盐在溶液中的溶解度SMmNn 由于 Mn+= m SMmNn Nm-=nSMmNn 有 KspMmNn=mSMmNnmnMmNnn 得,分级沉淀: 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判断生成沉淀的顺序称为分级沉淀。 如:溶液中同时存在Ba2+、CrO42-、SO42-,何种离子首先发生沉淀析出? Ba2+ + SO42- = BaSO4 KspBaSO4 = 1.110-10 Ba2+ + CrO42- = BaCrO4 KspBaCrO4= 2.310-10 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)的大小来判定,要以离子浓度乘积与溶度积Ksp的关系为指标,看是否满足沉淀的条件。,溶度积常数,易溶难溶是相对的
3、,我们可以用较难溶的盐作为沉淀剂去除更难溶的盐中的某一离子;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KspMmNn的影响因素: 1)同名离子效应当沉淀溶解平衡后,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 2)盐效应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。 3)酸效应溶液的PH值可影响沉淀物的溶解度,称为酸效应。 4)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Mn+离子,要降低浓度,可向污水中投入化学物质,提高污水中Nm-浓度,使离子积大于溶度积L,结果MmNn从污水中沉淀折出,降低 Mm+浓度。,二、氢氧化物沉淀法,金属氢氧化物的溶解与污水的PH值关系很大。 M(OH)n表示金属的氢氧化物,Mm+表示金属离子。 则电离方程式 其溶度积为 同时水发生电离 水的离子积为,代入上式 将上式取对数,图 金属氢氧化物的溶解度与pH值的关
4、系,将重金属离子的溶解度与PH值关系绘成曲线,从曲线中可以得到,重金属离子的浓度值。,注意: 采用氢氧化法处理污水,PH值是一个重要因素,处理污水中的 Fe2+离子时,PH值大于9则可完全沉淀,而处理污水中Al3离子时,PH值严格为 5.5,否则AL(OH)3沉淀物又会溶解。,氢氧化物沉淀法的影响因素,pH 沉淀剂种类 沉淀方式,氢氧化物沉淀法 应用实例 (1)如用氢氧化物沉淀法处理含镉废水,一般pH值应为9.512.5。当pH=8时,残留浓度为1mg/L;当pH值升至10或11时,残留浓度分别降至0.1和0.00075mg/L;如果采用砂滤或铁盐、铝盐凝聚沉降,则可改进出水水质。 (2)对于含铜废水(11000mg/L)的处理,pH值为9.010.3最好。若采用铁盐共沉淀,效果尤佳,残留浓度为0.150.17mg/L。 (3)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12),形成大量焦磷钙沉渣,使沉淀中铜含量低,回收价值小。 (4)对于某含镍100mg/L的废水,投加石灰250mg/L,pH达9.9,出水含镍可降至1.5 mg/L。,三、 铁氧体沉淀法,铁氧体(Ferr
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