化學沉淀課件

第8章化學沉淀

ChemicalPrecipitation1、化學沉淀法定義

化學沉淀法是向污水中投加某種化學物質(zhì)，使它與污水中的溶解物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，生成難溶于水的沉淀物，以降低污水中溶解物質(zhì)的方法。

主要針對廢水中的陰、陽離子。第一節(jié)化學沉淀基本知識2、處理對象(1)廢水中的重金屬離子及放射性元素：如Cr3+、Cd3+、Hg2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Pb2+、Fe3+等。

(2)給水處理中去除鈣，鎂硬度。

(3)某些非金屬元素：如S2-、F-等。

第一節(jié)化學沉淀基本知識3、沉淀的條件

(1)難溶鹽溶度積在一定條件下，在含有難溶鹽MnNn（固體）的飽和溶液中，各種離子濃度的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，記為LMnNn。第一節(jié)化學沉淀基本知識

MmNn==mMn++nNm-

溶度積常數(shù):

LMmNn=[Mn+]m?[Nm-]n

式中：[Mn+]—表示金屬陽離子摩爾濃度，（mol/L）；

[Nm-]—表示陰離子摩爾濃度（mol/L）。第一節(jié)化學沉淀基本知識

根據(jù)溶度積原理判斷溶液中是否有沉淀產(chǎn)生：

A、離子積[Mn+]m?[Nm-]n<LMmNn時，溶液未飽和，全溶，無沉淀。

B、離子積[Mn+]m?[Nm-]n=LMmNn時，溶液正好飽和，無沉淀。

C、離子積[Mn+]m?[Nm-]n>LMmNn時，形成MmNn沉淀。第一節(jié)化學沉淀基本知識

根據(jù)以上原理，可用它來去除廢水中的金屬離子Mn+。為了去除廢水中的Mn+離子，向其中投加具有Nm-離子的某種化合物，使得[Mn+]m?[Nm-]n>LMmNn，形成MmNn沉淀，從而降低廢水中的Mn+離子。具有這種作用的化學物質(zhì)為沉淀劑。

第一節(jié)化學沉淀基本知識

(2)溶解度與溶度積常數(shù)的關(guān)系

難溶鹽在溶液中的溶解度用S(或SMmNn)表示，是沉淀溶解平衡時某物質(zhì)的體積摩爾濃度，即S＝c飽和，單位是mol·dm－3。MmNn==mMn++nNm-mSnS第一節(jié)化學沉淀基本知識

由LMmNn=[Mn+]m?[Nm-]n

有

LMmNn

=(mS)m?(nS)n

=mm?nn?Sm+n第一節(jié)化學沉淀基本知識(3)分級沉淀

當溶液中有多種離子能與同一種離子生成沉淀時，可通過溶度積原理來判斷生成沉淀的順序稱為分級沉淀。如：溶液中同時存在Ba2+、CrO42-、SO42-,何種離子首先發(fā)生沉淀析出？Ba2++SO42-==BaSO4↓LBaSO4=1.1×10-10Ba2++CrO42-==BaCrO4↓LBaCrO4=2.3×10-10

判斷分級沉淀的先后，要以離子濃度乘積與溶度積L的關(guān)系為指標，看是否滿足沉淀的條件。第一節(jié)化學沉淀基本知識1、化學沉淀法的工藝流程第二節(jié)常用化學沉淀法混合分離排水排水沉淀劑處理與利用2、常用的化學沉淀方法①氫氧化物沉淀法②硫化物沉淀法③碳酸鹽沉淀法④鹵化物沉淀法⑤還原沉淀法第二節(jié)常用化學沉淀法①

氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法在一定的pH條件下，重金屬離子生成難溶于水的氫氧化物沉淀而得到分離。設(shè)氫氧化物M(OH)n，

M(OH)n==Mn++nOH

有：LM(OH)n=[Mn+]?[OH-]n

第二節(jié)常用化學沉淀法

a金屬離子濃度相同時，溶度積小的開始沉淀析出的pH越低。

b同一金屬離子，濃度越大，開始沉淀析出的pH越低。沉淀劑：NaOH、石灰、Na2CO3、NaHCO3等。第二節(jié)常用化學沉淀法例題：已知[Fe3+]=0.01mol/L，要使有Fe(OH)3沉淀析出，pH應(yīng)多大？（Fe(OH)3的LFe(OH)3=3.8×10-38。）

解：據(jù)溶度積原理，要是某一金屬離子（Mn+）生成氫氧化物沉淀，則需要滿足：

[Mn+]?[OH-]n>LM(OH)n

即[Fe3+]?[OH-]3>3.8×10-38有pOH<11.8即pH>2.2，即：要使0.01mol/L的Fe3+析出Fe(OH)3沉淀，溶液pH應(yīng)大于2.2。第二節(jié)常用化學沉淀法②

硫化物沉淀法向廢水中加入硫化氫、硫化鈉或硫化鉀等沉淀劑，與待處理物質(zhì)反應(yīng)生成難溶硫化物沉淀。硫化物沉淀法能用于處理大多數(shù)含重金屬的廢水。

LHgS=4×10―53LCuS=8×10―37LPbS=3.2×10―28LCdS=1.6×10―28

第二節(jié)常用化學沉淀法

根據(jù)溶度積大小，硫化物沉淀析出的順序是：

As5+>Hg2+>Ag+>As3+>Bi3+>Cu2+>Pb2+

>Cd2+>Sn2+>Co2+>Zn2+>Ni2+>Fe2+>Mn2+

常用的沉淀劑：

Na2S、NaHS、K2S、H2S等。缺點：生成的難溶鹽的顆粒粒徑很小，分離困難，可投加混凝劑進行共沉。第二節(jié)常用化學沉淀法例：

(1)對于無機汞

2Hg++S2-→

Hg2S↓→

HgS+Hg適宜pH8-10Hg2++S2-→

HgS↓

（2）對于有機汞化合物，經(jīng)氯化處理后，也可用硫化鈉除汞。注意：用硫化物沉淀法處理含汞廢水時，S2-量不能過量太多，因過量S2-與HgS生成HgS22-絡(luò)離子而溶解，影響汞的去除。第二節(jié)常用化學沉淀法③碳酸鹽沉淀法金屬離子碳酸鹽的溶度積很小，對于高濃度的重金屬廢水，可投加碳酸鹽進行回收。此法可去除或回收Mn2+、Zn2+、Pb2+、Cu2+、Ca2+、Mg2+(水軟化)。沉淀劑：Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3、CaCO3等。第二節(jié)常用化學沉淀法④鹵化物沉淀法利用AgCl沉淀回收銀：

Ag++Cl-=AgCl↓(Ksp=1.56×10-10)

利用CaF2沉淀去除F-：

Ca2++2F-=CaF2↓(Ksp=4×10-11)第二節(jié)常用化學沉淀法⑤

還原沉淀法制革行業(yè)含鉻廢水的處理，六價鉻須先還原成三價鉻，然后再用石灰沉淀。去除效率高(98-99%)。

a、pH調(diào)整：將含鉻廢水用硫酸將pH調(diào)至2-3，在此pH值下Cr6+可以有效地被還原為Cr3+。第二節(jié)常用化學沉淀法

b、還原處理含鉻廢水處理常用的還原劑有：硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉、硫化鈉，也可用工業(yè)廢氣中的SO2作還原劑。還原效率與pH、反應(yīng)時間及還原劑的性質(zhì)有關(guān)。

Cr6++Fe2++H+→Cr3++Fe3+Cr6++SO2+H+→Cr3++SO42-第二節(jié)常用化學沉淀法c、沉淀分離可加入石灰或其它堿。

Cr3++OH-→Cr(OH)3↓其它除六價鉻方法：根據(jù)BaCrO4和BaCO3溶度積大小的不同，也可采用BaCO3法除六價鉻：BaCO3+K2Cr2O7=2BaCrO4+K2CO3+CO2↑第二節(jié)常用化學沉淀法⑥其他沉淀過程

有機試劑沉淀有機試劑沉淀主要利用有機試劑和廢水中的無機或有機污染物發(fā)生反應(yīng)，形成沉淀從而分離。如：含酚的有機廢水，可用甲醛沉淀劑將苯酚縮合成酚醛樹脂沉淀析出。該過程去除污染物的效果好，但試劑往往價格昂貴，同時為避免二次污染，有機試劑的用量必須較為準確的計算。

磷酸銨鎂沉淀（鳥糞