水污染控制工程課件教學(xué)PPT作者孫體昌婁金生第13章化學(xué)沉淀

1、第第1313章章 化學(xué)沉淀化學(xué)沉淀Chemical Precipitation化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法l 化學(xué)沉淀法是指向被處理的水中投加化學(xué)藥劑（沉淀化學(xué)沉淀法是指向被處理的水中投加化學(xué)藥劑（沉淀劑），使之與水中溶解態(tài)的污染物直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，劑），使之與水中溶解態(tài)的污染物直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難溶的固體沉淀物，然后進(jìn)行固液分離，從而除去形成難溶的固體沉淀物，然后進(jìn)行固液分離，從而除去水中污染物的處理方法水中污染物的處理方法l 污水中的重金屬離子、堿土金屬及某些非金屬均可通過(guò)污水中的重金屬離子、堿土金屬及某些非金屬均可通過(guò)化學(xué)沉淀法去除，某些有機(jī)污染物也可通過(guò)化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法去除，某些有機(jī)污

2、染物也可通過(guò)化學(xué)沉淀法去除去除 工藝過(guò)程：工藝過(guò)程： 投加化學(xué)沉淀劑，與水中污染物反應(yīng)，生成難溶的沉投加化學(xué)沉淀劑，與水中污染物反應(yīng)，生成難溶的沉淀物而析出；淀物而析出； 通過(guò)凝聚、沉降、氣浮、過(guò)濾、離心等方法進(jìn)行固液通過(guò)凝聚、沉降、氣浮、過(guò)濾、離心等方法進(jìn)行固液分離；分離； 泥渣的處理或回收利用。泥渣的處理或回收利用。第第13章章 化學(xué)沉淀化學(xué)沉淀13.1 13.1 基本原理基本原理13.2 13.2 氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法13.3 13.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法13.4 13.4 碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀法13.5 13.5 鐵氧體沉淀法鐵氧體沉淀法13.6 13.6 鋇鹽沉淀法鋇

3、鹽沉淀法13.7 13.7 鹵化物沉淀法鹵化物沉淀法13.8 13.8 應(yīng)用案例應(yīng)用案例 13.1 13.1 基本原理基本原理u物質(zhì)在水中的溶解能力可用溶解度表示。溶解度物質(zhì)在水中的溶解能力可用溶解度表示。溶解度的大小主要取決于物質(zhì)和溶劑的本性，此外也與的大小主要取決于物質(zhì)和溶劑的本性，此外也與溫度、鹽效應(yīng)、晶體結(jié)構(gòu)和晶體大小等有關(guān)溫度、鹽效應(yīng)、晶體結(jié)構(gòu)和晶體大小等有關(guān)u習(xí)慣上把溶解度大于習(xí)慣上把溶解度大于1g/100gH2O的物質(zhì)列為可的物質(zhì)列為可溶物，小于溶物，小于0.lg/100gH2O的物質(zhì)，列為難溶物，的物質(zhì)，列為難溶物，介于兩者之間的，列于微溶物。利用化學(xué)沉淀法介于兩者之間的，列于

4、微溶物。利用化學(xué)沉淀法處理廢水時(shí)所形成的化合物都是難溶物處理廢水時(shí)所形成的化合物都是難溶物u在一定溫度下，難溶化合物的飽和溶液中，各離在一定溫度下，難溶化合物的飽和溶液中，各離子濃度的乘積稱為溶度積，它是一個(gè)化學(xué)平衡常子濃度的乘積稱為溶度積，它是一個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)，以數(shù)，以Ksp表示。表示。難溶物的溶解平衡可用下列通式表示：難溶物的溶解平衡可用下列通式表示：AmBn（固）（固） mAn+nBm KspAn+mBmnu若若An+mBmnKsp，溶液不飽和，難溶物將溶液不飽和，難溶物將繼續(xù)溶解；繼續(xù)溶解；uAn+mBmnKsp，溶液達(dá)飽和，但無(wú)沉淀產(chǎn)溶液達(dá)飽和，但無(wú)沉淀產(chǎn)生；生；An+mBmnKsp

5、，將產(chǎn)生沉淀，當(dāng)沉淀完將產(chǎn)生沉淀，當(dāng)沉淀完后，溶液中所余的離子濃度仍保持后，溶液中所余的離子濃度仍保持An+mBmnKsp的關(guān)系的關(guān)系u因此，根據(jù)溶度積，可以初步判斷水中離子是因此，根據(jù)溶度積，可以初步判斷水中離子是否能用化學(xué)沉淀法來(lái)分離以及分離的程度否能用化學(xué)沉淀法來(lái)分離以及分離的程度難溶物的溶解平衡難溶物的溶解平衡AmBn（固）（固） mAn+nBm 若要降低水中某種有害離子若要降低水中某種有害離子A A的濃度，有兩種方的濃度，有兩種方法：法： 可向水中投加沉淀劑離子可向水中投加沉淀劑離子C C，形成溶度積很，形成溶度積很小的化合物小的化合物ACAC，使，使A A從水中沉淀出來(lái)；從水中沉淀

6、出來(lái)； 利用同離子效應(yīng)向水中投加同離子利用同離子效應(yīng)向水中投加同離子B B，使，使A A與與B B的離子積大于其溶度積，此時(shí)上式表達(dá)的平的離子積大于其溶度積，此時(shí)上式表達(dá)的平衡就會(huì)向左移動(dòng)，從而降低了衡就會(huì)向左移動(dòng)，從而降低了A A在水中的濃度在水中的濃度u若溶液中有數(shù)種離子共存，加人沉淀劑時(shí)，必若溶液中有數(shù)種離子共存，加人沉淀劑時(shí)，必定是離子積先達(dá)到溶度積的優(yōu)先沉淀，這種現(xiàn)象定是離子積先達(dá)到溶度積的優(yōu)先沉淀，這種現(xiàn)象稱為分步沉淀。稱為分步沉淀。u顯然，各種離子分步沉淀的次序取決于溶度積顯然，各種離子分步沉淀的次序取決于溶度積和有關(guān)離子的濃度和有關(guān)離子的濃度某些化合物的溶度積某些化合物的溶度積

7、化合物化合物溶度積溶度積化合物化合物溶度積溶度積Al(OH)31.110-15 (18)Fe(OH)21.6410-14 (18)AgBr4.110-13 (18)Fe(OH)31.110-36 (18)AgCl1.5610-10 (25)3.710-19 (18)Ag2CO36.1510-12 (25)Hg2Br21.310-21 (25)Ag2CrO41.210-12 (14.8)Hg2Cl2210-18 (25)AgI1.510-16 (25)Hg2I21.210-28 (25)Ag2S1.610-49 (18)HgS410- 5 3210- 4 9 (18)BaCO3710-9 (16

8、)MgCO32.610-5 (12)BaCrO41.610-10 (25)MgF27.110-9 (18)BaF21.710-6 (18)Mg(OH)21.210-11 (18)化合物化合物溶度積溶度積化合物化合物溶度積溶度積BaSO40.8710-10 (18)Mn(OH)2410-14 (18)CaCO30.9910-8 (15)MnS1.410-15 (18)CaF23.410-11 (18)1.410-24 (18)CaSO42.4510-5 (25)PbCO33.310-14 (18)CdS3.610-29 (18)PbCrO41.7710-14 (18)CoS310-26 (18)

9、PbF23.210-8 18CuBr4.1510-8 (1820)PbI27.4710-9 (15)CuCl1.0210-6 (1820)PbS3.410-28 (18)CuS210-47 (1618)ZnS1.210-23 (18)某些化合物的溶度積某些化合物的溶度積n 由上表可見(jiàn)，金屬硫化物、氫氧化物和碳酸鹽由上表可見(jiàn)，金屬硫化物、氫氧化物和碳酸鹽的溶度積都很小，因此，可向水中投加硫化物的溶度積都很小，因此，可向水中投加硫化物（一般常用（一般常用Na2S）、氫氧化物（一般常用石灰）、氫氧化物（一般常用石灰乳）或碳酸鈉等藥劑來(lái)產(chǎn)生化學(xué)沉淀，以降低乳）或碳酸鈉等藥劑來(lái)產(chǎn)生化學(xué)沉淀，以降低水中金

10、屬離子的濃度水中金屬離子的濃度n 根據(jù)所使用的沉淀劑的不同，化學(xué)沉淀法可分根據(jù)所使用的沉淀劑的不同，化學(xué)沉淀法可分為氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸鹽沉為氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法、鋇鹽沉淀法和鹵化物沉淀法、鐵氧體沉淀法、鋇鹽沉淀法和鹵化物沉淀法等淀法等第第13章章 化學(xué)沉淀化學(xué)沉淀13.1 13.1 基本原理基本原理13.2 13.2 氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法13.3 13.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法13.4 13.4 碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀法13.5 13.5 鐵氧體沉淀法鐵氧體沉淀法13.6 13.6 鋇鹽沉淀法鋇鹽沉淀法13.7 13.7 鹵化物沉

11、淀法鹵化物沉淀法13.8 13.8 應(yīng)用案例應(yīng)用案例 13.2 13.2 氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法u除了堿金屬和部分堿土金屬外，其它金屬的氫氧除了堿金屬和部分堿土金屬外，其它金屬的氫氧化物大都是難溶的化物大都是難溶的u由溶積度表中可以看出，金屬氫氧化物的溶度積由溶積度表中可以看出，金屬氫氧化物的溶度積一般都很小，因此可用氫氧化物沉淀法去除廢水一般都很小，因此可用氫氧化物沉淀法去除廢水中的重金屬離子。沉淀劑是各種堿性藥劑，常用中的重金屬離子。沉淀劑是各種堿性藥劑，常用的有石灰、碳酸鈉、苛性鈉、石灰石、白云石的有石灰、碳酸鈉、苛性鈉、石灰石、白云石u氫氧化物的沉淀與氫氧化物的沉淀與pHpH值有

12、很大關(guān)系，如果以值有很大關(guān)系，如果以M(OH)n表示金屬氫氧化物，則其氫氧化物的溶表示金屬氫氧化物，則其氫氧化物的溶解平衡為：解平衡為：M(OH)n Mn+nOHKspMn+OHnM(OH)n Mn+nOHKspMn+OHnp同時(shí)發(fā)生水的解離：同時(shí)發(fā)生水的解離：pH2O H+OHp水的離子積為：水的離子積為：pKwH+OH=11014 （25）p由式上式可得：由式上式可得：lgMn+npH+lgKsp+14n由上式可以看出：由上式可以看出：金屬離子濃度相同時(shí)，溶度積金屬離子濃度相同時(shí)，溶度積KspKsp越小，則開(kāi)始析出氫氧越小，則開(kāi)始析出氫氧化物沉淀的化物沉淀的pHpH值愈低；值愈低；對(duì)于同一

13、金屬離子，濃度越大，開(kāi)始析出沉淀的對(duì)于同一金屬離子，濃度越大，開(kāi)始析出沉淀的pHpH值愈值愈低。低。lgMn+npH+lgKsp+14n根據(jù)各種金屬氫氧化物的根據(jù)各種金屬氫氧化物的Ksp值，由上式可計(jì)算出值，由上式可計(jì)算出不同不同pHpH值時(shí)溶液中金屬離子的飽和濃度值時(shí)溶液中金屬離子的飽和濃度以以pHpH值為橫坐標(biāo)，以值為橫坐標(biāo)，以1gMn+為縱坐標(biāo)，即可繪為縱坐標(biāo)，即可繪制純?nèi)芤褐薪饘匐x子的飽和濃度與制純?nèi)芤褐薪饘匐x子的飽和濃度與pHpH值的關(guān)系，值的關(guān)系，根據(jù)關(guān)系圖可以確定各金屬離子沉淀的條件根據(jù)關(guān)系圖可以確定各金屬離子沉淀的條件以以Cd2+為例，若為例，若Cd2+=0.lmol/L，則由

14、圖可查出，則由圖可查出，使使Cd(OH)2開(kāi)始析出的開(kāi)始析出的pHpH值應(yīng)為值應(yīng)為7.7；若欲使溶液若欲使溶液殘余殘余Cd2+降至降至105mol/L，則沉淀終了的，則沉淀終了的pH值應(yīng)值應(yīng)為為9.79.7金屬氫氧化物的溶解度與金屬氫氧化物的溶解度與pHpH值的關(guān)系值的關(guān)系Mg2+Ca2+Ag+Cd2+Fe2+Zn2+Cu2+Al3+Fe3+pH-lgMn+10987654321211876543210若若Cd2+=0.lmol/L，則由圖可查出，使則由圖可查出，使Cd(OH)2開(kāi)始析出的開(kāi)始析出的pH值應(yīng)為值應(yīng)為7.7n 許多金屬離子和氫氧根離子不僅可以生成氫氧化許多金屬離子和氫氧根離子不僅

15、可以生成氫氧化物沉淀，而且還可以生成各種可溶性羥基絡(luò)合物。物沉淀，而且還可以生成各種可溶性羥基絡(luò)合物。各種金屬羥基絡(luò)合物在溶液中存在的數(shù)量和比例各種金屬羥基絡(luò)合物在溶液中存在的數(shù)量和比例都直接同溶液都直接同溶液pHpH值有關(guān)值有關(guān)n 有些金屬（如有些金屬（如AlAl、ZnZn、PbPb、CrCr、SnSn等）的氫氧化等）的氫氧化物沉淀具有兩性，它們既有酸性又有堿性，既能物沉淀具有兩性，它們既有酸性又有堿性，既能和酸作用，又能和堿作用。以和酸作用，又能和堿作用。以ZnZn為例，在為例，在pHpH值值等于等于9 9時(shí)，時(shí)，ZnZn幾乎全部以幾乎全部以Zn(OH)2的形式沉淀。的形式沉淀。但是，當(dāng)堿

16、加到一定量使但是，當(dāng)堿加到一定量使pH11pH11時(shí)，生成的時(shí)，生成的Zn(OH)2又能和堿起作用溶于堿中，生成又能和堿起作用溶于堿中，生成Zn(OH)42或或ZnO22離子離子n 因此，用氫氧化物沉淀法分離廢水中的金屬時(shí)，因此，用氫氧化物沉淀法分離廢水中的金屬時(shí)，廢水的廢水的pHpH值是一個(gè)重要條件值是一個(gè)重要條件u各種金屬羥基絡(luò)合物在溶液中存在的數(shù)量和比例各種金屬羥基絡(luò)合物在溶液中存在的數(shù)量和比例都直接同溶液都直接同溶液pHpH值有關(guān)，根據(jù)各種平衡關(guān)系可以值有關(guān)，根據(jù)各種平衡關(guān)系可以進(jìn)行綜合計(jì)算。進(jìn)行綜合計(jì)算。u仍以仍以Zn2+為例，其羥基絡(luò)合物的生成反應(yīng)平衡常為例，其羥基絡(luò)合物的生成反應(yīng)

17、平衡常數(shù)數(shù)K1，K2，K3，K4如下：如下：K1ZnOH/(Zn2OH)5105K2Zn(OH)2(液液)/(ZnOHOH)2.7104K3Zn(OH)3/(Zn(OH)2(液液)OH)1.26104K4Zn(OH)42/(Zn(OH)3OH)1.82104金屬絡(luò)合物的平衡金屬絡(luò)合物的平衡n 與與Zn(OH)2Zn(OH)2（固）呈平衡的各種離子、羥基絡(luò)合（固）呈平衡的各種離子、羥基絡(luò)合物與物與pHpH值的關(guān)系如下：值的關(guān)系如下：Zn(OH)2(固固) Zn22OH KspZn2OH27.1108lgZn22pHpKsp2pKw2pH10.85Zn(OH)2（固）（固） Zn(OH)OH Ks

18、1Zn(OH)OHKSPK13.551012lgZn(OH)pHpKs1pKwpH2.55金屬絡(luò)合物的平衡金屬絡(luò)合物的平衡Zn(OH)2（固）（固） Zn(OH)2(液液) Ks2Zn(OH)2(液液)Ks1K29.8108lgZn(OH)2(液液)pKs27.02Zn(OH)2（固）（固）OH Zn(OH)3 Ks3Zn(OH)3/OHKs2K31.2103lgZn(OH)3pHpKs3pKwpH16.92Zn(OH)2（固）（固）2OH Zn(OH)42 Ks4Zn(OH) /OH2Ks3 K42.19102lgZn(OH) 2pHpKs42pKw2pH29.66金屬絡(luò)合物的平衡金屬絡(luò)合物

19、的平衡氫氧化鋅溶解平衡區(qū)域圖氫氧化鋅溶解平衡區(qū)域圖當(dāng)當(dāng)pHl0.2以后，以后，Zn(OH)2（固）（固）的溶解度隨的溶解度隨pH值升高而增大值升高而增大其它可生成兩性氫氧其它可生成兩性氫氧化物的金屬也具有類化物的金屬也具有類似的性質(zhì)，如似的性質(zhì)，如Cr3+、Al3+、Fe3+、Fe2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+等等某些金屬氫氧化物沉淀析出的最佳某些金屬氫氧化物沉淀析出的最佳pHpH值范圍值范圍金屬離子金屬離子Fe3+Al3+Cr3+Cu2+Zn2+Sn2+Ni2+Pb2+Cd2+Fe2+Mn2+沉 淀 的 最沉 淀 的 最佳佳pH值值6125.5889 891058 9.599.510.5

20、 5121014加堿溶解的加堿溶解的pH值值8.5910.5 8.59.512.5當(dāng)廢水中存在當(dāng)廢水中存在CN、NH3、S2及及Cl等配位體等配位體時(shí)，能與金屬離子結(jié)合成可溶性絡(luò)合物，增大金時(shí)，能與金屬離子結(jié)合成可溶性絡(luò)合物，增大金屬氫氧化物的溶解度，對(duì)沉淀不利，應(yīng)通過(guò)預(yù)處屬氫氧化物的溶解度，對(duì)沉淀不利，應(yīng)通過(guò)預(yù)處理除去。理除去。第第13章章 化學(xué)沉淀化學(xué)沉淀13.1 13.1 基本原理基本原理13.2 13.2 氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法13.3 13.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法13.4 13.4 碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀法13.5 13.5 鐵氧體沉淀法鐵氧體沉淀法13.6 13.6 鋇

21、鹽沉淀法鋇鹽沉淀法13.7 13.7 鹵化物沉淀法鹵化物沉淀法13.8 13.8 應(yīng)用案例應(yīng)用案例 13.3 13.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法u硫化物沉淀法是向廢水中加入硫化氫、硫化銨硫化物沉淀法是向廢水中加入硫化氫、硫化銨或堿金屬的硫化物，使欲處理物質(zhì)生成難溶硫或堿金屬的硫化物，使欲處理物質(zhì)生成難溶硫化物沉淀，以達(dá)到分離純化的目的化物沉淀，以達(dá)到分離純化的目的u由于此方法消耗化學(xué)物質(zhì)相當(dāng)少，因此能大規(guī)由于此方法消耗化學(xué)物質(zhì)相當(dāng)少，因此能大規(guī)模應(yīng)用模應(yīng)用u常用的沉淀劑有常用的沉淀劑有H2S、Na2S、NaHS、CaS、(NH4)2S等。根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化原理，難溶硫化物等。根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化原理，難溶硫

22、化物MnSMnS、FeSFeS等也可作為處理藥劑。等也可作為處理藥劑。硫化物沉淀法的應(yīng)用硫化物沉淀法的應(yīng)用硫化物沉淀法可用于去除砷、汞以及含硫化物沉淀法可用于去除砷、汞以及含Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+、AsO2等廢水。等廢水。硫化物沉淀法處理含重金屬?gòu)U水，具有去除率硫化物沉淀法處理含重金屬?gòu)U水，具有去除率高、可分步沉淀、泥渣中重金屬含量高、適應(yīng)高、可分步沉淀、泥渣中重金屬含量高、適應(yīng)pHpH值范圍大等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)值范圍大等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。用。但是但是S2可使水體中可使水體中CODCOD增加，而且當(dāng)水體酸性增加，而且當(dāng)水體酸性增加時(shí)，會(huì)產(chǎn)生硫化氫氣體污

23、染大氣，因此限增加時(shí)，會(huì)產(chǎn)生硫化氫氣體污染大氣，因此限制了它的廣泛應(yīng)用。制了它的廣泛應(yīng)用。硫化物的平衡硫化物的平衡硫化物沉淀的生成與硫化物沉淀的生成與pHpH值有較大關(guān)系。金屬硫值有較大關(guān)系。金屬硫化物的溶解平衡式為：化物的溶解平衡式為：MS M2+S2M2+KSP/S2以硫化氫為沉淀劑時(shí)，硫化氫分兩步電離，其以硫化氫為沉淀劑時(shí)，硫化氫分兩步電離，其電離方程式如下：電離方程式如下：H2S H+HSHS H+S2硫化物的平衡硫化物的平衡電離常數(shù)分別為：電離常數(shù)分別為：以上各式經(jīng)整理可得：以上各式經(jīng)整理可得：1522821101.2HSSH109.1SHHSHKKSH101.1HM2222SP2K

24、硫化物的平衡硫化物的平衡在在0.lMPa、25的條件下，硫化氫在水中的飽的條件下，硫化氫在水中的飽和濃度為和濃度為H2S= 0.lmol/L（pH6pH6），因此有：），因此有：n 由上式可以看出，金屬離子由上式可以看出，金屬離子M2+的濃度和的濃度和pHpH值值有關(guān)，隨有關(guān)，隨pHpH值的升高而降低。值的升高而降低。232SP2101.1HMK13.4 13.4 碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀法有三種不同的應(yīng)用方式，適用于碳酸鹽沉淀法有三種不同的應(yīng)用方式，適用于不同的處理對(duì)象：不同的處理對(duì)象： 投加難溶碳酸鹽（如碳酸鈣），利用沉淀轉(zhuǎn)投加難溶碳酸鹽（如碳酸鈣），利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，使水中金屬

25、離子（如化原理，使水中金屬離子（如Pb2+Pb2+、Cd2+Cd2+、Zn2+Zn2+、Ni2+Ni2+等）生成溶解度更小的碳酸鹽而沉等）生成溶解度更小的碳酸鹽而沉淀析出；淀析出； 投加可溶性碳酸鹽（如碳酸鈉），使水中金投加可溶性碳酸鹽（如碳酸鈉），使水中金屬離子生成難溶碳酸鹽而沉淀析出。這種方式屬離子生成難溶碳酸鹽而沉淀析出。這種方式可去除水中的重金屬離子和非碳酸鹽硬度；可去除水中的重金屬離子和非碳酸鹽硬度； 投加石灰，與水中碳酸鹽硬度生成難溶的碳投加石灰，與水中碳酸鹽硬度生成難溶的碳酸鈣和氫氧化鎂而沉淀出。這種方式可去除水酸鈣和氫氧化鎂而沉淀出。這種方式可去除水中的碳酸鹽硬度。中的碳酸鹽硬

26、度。水的化學(xué)軟化水的化學(xué)軟化 碳酸鹽沉淀法可以將堿土金屬（碳酸鹽沉淀法可以將堿土金屬（CaCa、MgMg）和重）和重金屬（金屬（MnMn、FeFe、CoCo、CuCu、ZnZn、AgAg、CdCd、PbPb、HgHg、BiBi等）以碳酸鹽的形式從廢水中沉淀去除。等）以碳酸鹽的形式從廢水中沉淀去除。 水的化學(xué)軟化水的化學(xué)軟化就是應(yīng)用碳酸鹽沉淀法來(lái)降低水就是應(yīng)用碳酸鹽沉淀法來(lái)降低水的硬度。當(dāng)原水的非碳酸鹽硬度較小時(shí)，可采的硬度。當(dāng)原水的非碳酸鹽硬度較小時(shí)，可采用石灰軟化方法，軟化反應(yīng)如下：用石灰軟化方法，軟化反應(yīng)如下：Ca(OH)2CO2CaCO3H2OCa(OH)2Ca(HCO3)22CaCO3

27、2H2OCa(OH)2Mg(HCO3)2CaCO3MgCO32H2OCa(OH)2MgCO3CaCO3Mg(OH)2石灰石灰- -純堿軟化法純堿軟化法l 對(duì)于非碳酸鹽硬度較高的水，可采用石灰對(duì)于非碳酸鹽硬度較高的水，可采用石灰- -純堿純堿軟化法，即同時(shí)投加石灰和純堿。軟化法，即同時(shí)投加石灰和純堿。l 石灰石灰- -純堿軟化反應(yīng)如下：純堿軟化反應(yīng)如下：CaSO4Na2CO3CaCO3Na2SO4CaCl2Na2CO3CaCO32NaClMgSO4Na2CO3MgCO3Na2SO4MgCl2Na2CO3MgCO32NaClMgCO3Ca(OH)2CaCO3Mg(OH)2Ca(OH)2Na2CO3

28、CaCO32NaOH石灰石灰- -純堿軟化法純堿軟化法n 石灰石灰- -純堿軟化法可以是冷法、溫?zé)岱ê蜔岱?。純堿軟化法可以是冷法、溫?zé)岱ê蜔岱ā＠浞囟葹樯疁囟?；熱法溫度冷法溫度為生水溫度；熱法溫?898；溫?zé)?；溫?zé)岱囟冉橛趦烧咧g，通常為法溫度介于兩者之間，通常為5050。n 用石灰用石灰- -純堿法時(shí)，加藥量必須正確，純堿法時(shí)，加藥量必須正確，Ca(OH)2或或Na2CO3過(guò)量會(huì)發(fā)生自反應(yīng)而增加水中過(guò)量會(huì)發(fā)生自反應(yīng)而增加水中NaOHNaOH含量。過(guò)量的純堿本身在蒸汽鍋爐中會(huì)發(fā)生如含量。過(guò)量的純堿本身在蒸汽鍋爐中會(huì)發(fā)生如下水解反應(yīng)：下水解反應(yīng)：Na2CO3H2O 2NaOHCO2水解生

29、成的水解生成的NaOHNaOH可能導(dǎo)致鍋爐苛性脆化或堿可能導(dǎo)致鍋爐苛性脆化或堿性腐蝕，生成的性腐蝕，生成的CO2則會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水管路發(fā)生則會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水管路發(fā)生腐蝕。腐蝕。石灰石灰- -石膏軟化法石膏軟化法l 當(dāng)原水的堿度大于硬度時(shí)，水中無(wú)非碳酸鹽硬當(dāng)原水的堿度大于硬度時(shí)，水中無(wú)非碳酸鹽硬度，而有度，而有NaHCO3存在。存在。l 對(duì)于這種水，采用石灰對(duì)于這種水，采用石灰石膏石膏（或（或CaCl2）軟化軟化法比較好。法比較好。其反應(yīng)如下：其反應(yīng)如下：2NaHCO3CaSO4Ca(OH)2 2CaCO3Na2SO42H2O第第13章章 化學(xué)沉淀化學(xué)沉淀13.1 13.1 基本原理基本原理13.2 1

30、3.2 氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法13.3 13.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法13.4 13.4 碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀法13.5 13.5 鐵氧體沉淀法鐵氧體沉淀法13.6 13.6 鋇鹽沉淀法鋇鹽沉淀法13.7 13.7 鹵化物沉淀法鹵化物沉淀法13.8 13.8 應(yīng)用案例應(yīng)用案例 13.5 13.5 鐵氧體沉淀法鐵氧體沉淀法 鐵氧體一般是指鐵族元素和其它一種或多種金屬鐵氧體一般是指鐵族元素和其它一種或多種金屬元素的復(fù)合氧化物，它具有高的導(dǎo)磁率和高的電元素的復(fù)合氧化物，它具有高的導(dǎo)磁率和高的電阻率，是一種重要的磁性介質(zhì)。阻率，是一種重要的磁性介質(zhì)。 鐵氧體不溶于酸、堿、鹽溶液，也不溶于水

31、。鐵鐵氧體不溶于酸、堿、鹽溶液，也不溶于水。鐵氧體的磁性強(qiáng)弱及其它特性與其化學(xué)組成和晶體氧體的磁性強(qiáng)弱及其它特性與其化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。結(jié)構(gòu)有關(guān)。 在鐵氧體的晶格類型中，尖晶石型鐵氧體最為人在鐵氧體的晶格類型中，尖晶石型鐵氧體最為人們所熟悉，其化學(xué)組成一般可用通式們所熟悉，其化學(xué)組成一般可用通式BOA2O3表表示，其中示，其中B B代表二價(jià)金屬，如代表二價(jià)金屬，如FeFe、MgMg、ZnZn、MnMn、CoCo、NiNi、CuCu等，等，A A代表三價(jià)金屬，如代表三價(jià)金屬，如FeFe、AlAl、CrCr、CoCo、BiBi等。磁鐵礦（其主要成分為等。磁鐵礦（其主要成分為Fe3O4）就是）就

32、是一種天然的尖晶石型鐵氧體。一種天然的尖晶石型鐵氧體。鐵氧體沉淀法的原理鐵氧體沉淀法的原理向廢水中投加鐵鹽，通過(guò)控制工藝條件，使廢水向廢水中投加鐵鹽，通過(guò)控制工藝條件，使廢水中的重金屬離子與鐵鹽生成穩(wěn)定的鐵氧體共沉淀中的重金屬離子與鐵鹽生成穩(wěn)定的鐵氧體共沉淀物，然后再采用固液分離的手段使沉淀物與水分物，然后再采用固液分離的手段使沉淀物與水分離，達(dá)到從廢水中除去重金屬離子的目的。離，達(dá)到從廢水中除去重金屬離子的目的。處理含重金屬離子廢水的鐵氧體沉淀法有多種類處理含重金屬離子廢水的鐵氧體沉淀法有多種類型，如中和法、氧化法、型，如中和法、氧化法、GT-GT-鐵氧體法及常溫鐵鐵氧體法及常溫鐵氧體法等。

33、以中和法為例，其反應(yīng)機(jī)理如下：氧體法等。以中和法為例，其反應(yīng)機(jī)理如下：Fe2+2Fe3+8OH Fe(OH)22Fe(OH)3 FeOFe2O34H2O 上式中的上式中的Fe2+泛指二價(jià)金屬離子，泛指二價(jià)金屬離子，F(xiàn)e3+泛指三價(jià)泛指三價(jià)金屬離子，金屬離子，F(xiàn)eOFe2O3為鐵氧體。為鐵氧體。鐵氧體沉淀法的優(yōu)點(diǎn)鐵氧體沉淀法的優(yōu)點(diǎn)與其它工藝相比，鐵氧體法具有以下優(yōu)點(diǎn)：與其它工藝相比，鐵氧體法具有以下優(yōu)點(diǎn)： 工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，處理?xiàng)l件溫和，治理效果好；工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，處理?xiàng)l件溫和，治理效果好； 鐵氧體沉渣粒度小，比表面積大，可通過(guò)吸附、挾帶鐵氧體沉渣粒度小，比表面積大，可通過(guò)吸附、挾帶等作用去除部分有機(jī)

34、污染物、泥沙、微生物及其它可等作用去除部分有機(jī)污染物、泥沙、微生物及其它可溶性無(wú)機(jī)鹽；溶性無(wú)機(jī)鹽； 鐵氧體沉渣具有強(qiáng)磁性，可產(chǎn)生磁分離的效果；鐵氧體沉渣具有強(qiáng)磁性，可產(chǎn)生磁分離的效果； 鐵氧體沉渣穩(wěn)定，不存在二次污染，并可通過(guò)適當(dāng)處鐵氧體沉渣穩(wěn)定，不存在二次污染，并可通過(guò)適當(dāng)處理制成有用材料，如催化劑、磁流體、填料等；理制成有用材料，如催化劑、磁流體、填料等； 能進(jìn)入鐵氧體晶格的重金屬離子種類多，處理廢水的能進(jìn)入鐵氧體晶格的重金屬離子種類多，處理廢水的適用范圍廣。適用范圍廣。鐵氧體沉淀法的缺點(diǎn)鐵氧體沉淀法的缺點(diǎn)不能單獨(dú)回收有用金屬不能單獨(dú)回收有用金屬 需要消耗相當(dāng)多的硫酸亞鐵、需要消耗相當(dāng)多的

35、硫酸亞鐵、一定數(shù)量的氫氧化鈉及熱能，一定數(shù)量的氫氧化鈉及熱能，處理成本較高處理成本較高 出水中硫酸鹽含量高出水中硫酸鹽含量高存在的缺點(diǎn)：存在的缺點(diǎn)：13.6 13.6 鋇鹽鋇鹽體沉淀法體沉淀法鋇鹽沉淀法主要用于處理含鋇鹽沉淀法主要用于處理含Cr6的廢水，采用的的廢水，采用的沉淀劑有沉淀劑有BaCO3、BaCl2和和BaSBaS等，生成鉻酸鋇等，生成鉻酸鋇( ( BaCO3 ) )。鉻酸鋇的溶度積。鉻酸鋇的溶度積KSP=1.2l010。鋇鹽法處理含鉻廢水要準(zhǔn)確控制鋇鹽法處理含鉻廢水要準(zhǔn)確控制pHpH值，值，pHpH愈低，愈低， BaCrO4溶解度愈大，對(duì)去除鉻不利；而溶解度愈大，對(duì)去除鉻不利；而

36、pHpH值太值太高，高， CO2氣體難以析出，也不利于除鉻反應(yīng)的進(jìn)氣體難以析出，也不利于除鉻反應(yīng)的進(jìn)行。采用行。采用BaCO3作沉淀劑時(shí)，用硫酸或乙酸調(diào)作沉淀劑時(shí)，用硫酸或乙酸調(diào)pHpH至至4.54.55 5，反應(yīng)速度快，除鉻效果好，藥劑，反應(yīng)速度快，除鉻效果好，藥劑用量少。用量少。一般不用一般不用HClHCl調(diào)調(diào)pHpH以防殘氯帶來(lái)不利影響。采用以防殘氯帶來(lái)不利影響。采用BaCl2BaCl2作沉淀劑時(shí)，生成的作沉淀劑時(shí)，生成的HClHCl會(huì)使會(huì)使pHpH值降低，值降低，此時(shí)此時(shí)pHpH值應(yīng)控制得高些（值應(yīng)控制得高些（6.56.57.57.5）。）。鋇鹽體沉淀法鋇鹽體沉淀法n 為了促使沉淀的進(jìn)

37、行，常加過(guò)量的沉淀劑，導(dǎo)為了促使沉淀的進(jìn)行，常加過(guò)量的沉淀劑，導(dǎo)致出水中含有過(guò)量的鋇，因此不能直接排放，致出水中含有過(guò)量的鋇，因此不能直接排放，出水一般要通過(guò)一個(gè)以石膏碎塊為濾料的濾池，出水一般要通過(guò)一個(gè)以石膏碎塊為濾料的濾池，使石膏中的鈣離子置換水中的鋇離子生成硫酸使石膏中的鈣離子置換水中的鋇離子生成硫酸鋇沉淀，從而去除過(guò)量的鋇。鋇沉淀，從而去除過(guò)量的鋇。n 鋇鹽法形成的沉渣中，主要含鉻酸鋇，最好加鋇鹽法形成的沉渣中，主要含鉻酸鋇，最好加以回收利用。方法之一是向泥渣中投加硝酸和以回收利用。方法之一是向泥渣中投加硝酸和硫酸，投加的比例約為沉渣硫酸，投加的比例約為沉渣: :硝酸硝酸: :硫酸硫酸

38、1:0.3:0.081:0.3:0.08。反應(yīng)產(chǎn)物有硫酸鋇和鉻酸，可分。反應(yīng)產(chǎn)物有硫酸鋇和鉻酸，可分別回收利用。別回收利用。13.7 13.7 鹵化物鹵化物沉淀法沉淀法（1 1）氯化銀沉淀法除銀）氯化銀沉淀法除銀l 含銀廢水主要來(lái)源于鍍銀和照相工藝，加氯化含銀廢水主要來(lái)源于鍍銀和照相工藝，加氯化物可以沉淀回收銀物可以沉淀回收銀l 鍍槽中的含銀量高達(dá)鍍槽中的含銀量高達(dá)131345g/L45g/L，一般先用電解，一般先用電解法回收銀，將銀的質(zhì)量濃度降至法回收銀，將銀的質(zhì)量濃度降至100100500mg/L500mg/L，然后再用氯化物沉淀法，將銀的濃度進(jìn)一步降然后再用氯化物沉淀法，將銀的濃度進(jìn)一步降至幾毫克每升至幾毫克每升l 如果在堿性條件下與其它金屬氫氧化物共沉，如果在堿性條件下與其它金屬氫氧化物共沉，銀濃度可降至銀濃度可降至0.1mg/L0.1mg/L。銀的回收銀的回收調(diào)調(diào)pHpH值至堿性，同時(shí)加氯化物值至堿性，同時(shí)加氯化物使其它金屬離子形成氫氧化物沉使其它金屬離子形成氫氧化物沉淀，銀形成氯化銀沉淀淀，銀形成氯化銀沉淀用酸洗沉渣，將氫氧化物沉淀溶用酸洗沉渣，將氫氧化物沉淀溶出，僅剩下氯化銀出，僅剩下氯化銀從而實(shí)現(xiàn)了分離和回收銀的目的從而實(shí)現(xiàn)了分離和回收銀的目的廢水中含有多種金屬離子時(shí)，回收銀的步驟：廢水中含有多種金屬離子時(shí)，回收銀的步驟：（2 2）氟化