水污染控制工程教学作者孙体昌娄金生化学沉淀PPT学习教案

1、会计学1 水污染控制工程教学作者孙体昌娄金生水污染控制工程教学作者孙体昌娄金生 化学沉淀化学沉淀 2021-8-72 化学沉淀法化学沉淀法 l 化学沉淀法是指向被处理的水中投加化学药剂（沉淀化学沉淀法是指向被处理的水中投加化学药剂（沉淀 剂），使之与水中溶解态的污染物直接发生化学反应，剂），使之与水中溶解态的污染物直接发生化学反应， 形成难溶的固体沉淀物，然后进行固液分离，从而除形成难溶的固体沉淀物，然后进行固液分离，从而除 去水中污染物的处理方法去水中污染物的处理方法 l 污水中的重金属离子、碱土金属及某些非金属均可通污水中的重金属离子、碱土金属及某些非金属均可通 过化学沉淀法去除，某些有机

2、污染物也可通过化学沉过化学沉淀法去除，某些有机污染物也可通过化学沉 淀法去除淀法去除 工艺过程：工艺过程： 投加化学沉淀剂，与水中污染物反应，生成难溶的投加化学沉淀剂，与水中污染物反应，生成难溶的 沉淀物而析出；沉淀物而析出； 通过凝聚、沉降、气浮、过滤、离心等方法进行固通过凝聚、沉降、气浮、过滤、离心等方法进行固 液分离；液分离； 泥渣的处理或回收利用。泥渣的处理或回收利用。 第1页/共46页 2021-8-73 第第13章章 化学沉淀化学沉淀 13.1 13.1 基本原理基本原理 13.2 13.2 氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 13.3 13.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法 13.4 13

3、.4 碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法 13.5 13.5 铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法 13.6 13.6 钡盐沉淀法钡盐沉淀法 13.7 13.7 卤化物沉淀法卤化物沉淀法 13.8 13.8 应用案例应用案例 第2页/共46页 2021-8-74 13.1 13.1 基本原理基本原理 u 物质在水中的溶解能力可用溶解度表示。溶解物质在水中的溶解能力可用溶解度表示。溶解 度的大小主要取决于物质和溶剂的本性，此外度的大小主要取决于物质和溶剂的本性，此外 也与温度、盐效应、晶体结构和晶体大小等有也与温度、盐效应、晶体结构和晶体大小等有 关关 u 习惯上把溶解度大于习惯上把溶解度大于1g/100gH2O的物

4、质列为可的物质列为可 溶物，小于溶物，小于0.lg/100gH2O的物质，列为难溶物，的物质，列为难溶物， 介于两者之间的，列于微溶物。利用化学沉淀介于两者之间的，列于微溶物。利用化学沉淀 法处理废水时所形成的化合物都是难溶物法处理废水时所形成的化合物都是难溶物 u 在一定温度下，难溶化合物的饱和溶液中，各在一定温度下，难溶化合物的饱和溶液中，各 离子浓度的乘积称为溶度积，它是一个化学平离子浓度的乘积称为溶度积，它是一个化学平 衡常数，以衡常数，以Ksp表示。表示。 第3页/共46页 2021-8-75 难溶物的溶解平衡可用下列通式表示：难溶物的溶解平衡可用下列通式表示： AmBn（固）（固）

5、 mAn+nBm KspAn+mBmn u若若An+mBmnKsp，溶液不饱和，难溶物将溶液不饱和，难溶物将 继续溶解；继续溶解； uAn+mBmnKsp，溶液达饱和，但无沉淀产溶液达饱和，但无沉淀产 生；生；An+mBmnKsp，将产生沉淀，当沉淀完将产生沉淀，当沉淀完 后，溶液中所余的离子浓度仍保持后，溶液中所余的离子浓度仍保持An+mBmn Ksp的关系的关系 u因此，根据溶度积，可以初步判断水中离子是因此，根据溶度积，可以初步判断水中离子是 否能用化学沉淀法来分离以及分离的程度否能用化学沉淀法来分离以及分离的程度 难溶物的溶解平衡难溶物的溶解平衡 第4页/共46页 2021-8-76

6、AmBn（固）（固） mAn+nBm 若要降低水中某种有害离子若要降低水中某种有害离子A A的浓度，有两种的浓度，有两种 方法：方法： 可向水中投加沉淀剂离子可向水中投加沉淀剂离子C C，形成溶度积很，形成溶度积很 小的化合物小的化合物ACAC，使，使A A从水中沉淀出来；从水中沉淀出来； 利用同离子效应向水中投加同离子利用同离子效应向水中投加同离子B B，使，使A A 与与B B的离子积大于其溶度积，此时上式表达的平的离子积大于其溶度积，此时上式表达的平 衡就会向左移动，从而降低了衡就会向左移动，从而降低了A A在水中的浓度在水中的浓度 u若溶液中有数种离子共存，加人沉淀剂时，必若溶液中有数

7、种离子共存，加人沉淀剂时，必 定是离子积先达到溶度积的优先沉淀，这种现象定是离子积先达到溶度积的优先沉淀，这种现象 称为分步沉淀。称为分步沉淀。 u显然，各种离子分步沉淀的次序取决于溶度积显然，各种离子分步沉淀的次序取决于溶度积 和有关离子的浓度和有关离子的浓度 第5页/共46页 2021-8-77 某些化合物的溶度积某些化合物的溶度积 化合物化合物溶度积溶度积化合物化合物溶度积溶度积 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)3.710-1

8、9 (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)MgCO32.610-5 (12) BaCrO41.610-10 (25)MgF27.110-9 (18) BaF21.710-6 (18)Mg(OH)21.210-11 (18) 第6页/共46页 2021-8-78 化合物化合物溶度积溶度

9、积化合物化合物溶度积溶度积 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)PbF23.210-8 18 CuBr4.1510-8 (1820)PbI27.4710-9 (15) CuCl1.0210-6 (1820)PbS3.410-28 (18) CuS210

10、-47 (1618)ZnS1.210-23 (18) 某些化合物的溶度积某些化合物的溶度积 第7页/共46页 2021-8-79 n 由上表可见，金属硫化物、氢氧化物和碳酸盐由上表可见，金属硫化物、氢氧化物和碳酸盐 的溶度积都很小，因此，可向水中投加硫化物的溶度积都很小，因此，可向水中投加硫化物 （一般常用（一般常用Na2S）、氢氧化物（一般常用石）、氢氧化物（一般常用石 灰乳）或碳酸钠等药剂来产生化学沉淀，以降灰乳）或碳酸钠等药剂来产生化学沉淀，以降 低水中金属离子的浓度低水中金属离子的浓度 n 根据所使用的沉淀剂的不同，化学沉淀法可分根据所使用的沉淀剂的不同，化学沉淀法可分 为氢氧化物沉淀

11、法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉 淀法、铁氧体沉淀法、钡盐沉淀法和卤化物沉淀法、铁氧体沉淀法、钡盐沉淀法和卤化物沉 淀法等淀法等 第8页/共46页 2021-8-710 第第13章章 化学沉淀化学沉淀 13.1 13.1 基本原理基本原理 13.2 13.2 氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 13.3 13.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法 13.4 13.4 碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法 13.5 13.5 铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法 13.6 13.6 钡盐沉淀法钡盐沉淀法 13.7 13.7 卤化物沉淀法卤化物沉淀法 13.8 13.8 应用案例应用案例 第9页/共4

12、6页 2021-8-711 13.2 13.2 氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 u 除了碱金属和部分碱土金属外，其它金属的氢除了碱金属和部分碱土金属外，其它金属的氢 氧化物大都是难溶的氧化物大都是难溶的 u 由溶积度表中可以看出，金属氢氧化物的溶度由溶积度表中可以看出，金属氢氧化物的溶度 积一般都很小，因此可用氢氧化物沉淀法去除积一般都很小，因此可用氢氧化物沉淀法去除 废水中的重金属离子。沉淀剂是各种碱性药剂，废水中的重金属离子。沉淀剂是各种碱性药剂， 常用的有石灰、碳酸钠、苛性钠、石灰石、白常用的有石灰、碳酸钠、苛性钠、石灰石、白 云石云石 u 氢氧化物的沉淀与氢氧化物的沉淀与pHpH值有很大

13、关系，如果以值有很大关系，如果以 M(OH)n表示金属氢氧化物，则其氢氧化物的溶表示金属氢氧化物，则其氢氧化物的溶 解平衡为：解平衡为： M(OH)n Mn+nOH KspMn+OHn 第10页/共46页 2021-8-712 M(OH)n Mn+nOH KspMn+OHn p同时发生水的解离：同时发生水的解离： pH2O H+OH p水的离子积为：水的离子积为： 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： 金属离子浓度相同时，溶度积金属离子浓度相同时，溶度积KspKsp越小，则开始析出氢越小，则

14、开始析出氢 氧化物沉淀的氧化物沉淀的pHpH值愈低；值愈低； 对于同一金属离子，浓度越大，开始析出沉淀的对于同一金属离子，浓度越大，开始析出沉淀的pHpH值愈值愈 低。低。 第11页/共46页 2021-8-713 lgMn+npH+lgKsp+14n 根据各种金属氢氧化物的根据各种金属氢氧化物的Ksp值，由上式可计算值，由上式可计算 出不同出不同pHpH值时溶液中金属离子的饱和浓度值时溶液中金属离子的饱和浓度 以以pHpH值为横坐标，以值为横坐标，以1gMn+为纵坐标，即可绘为纵坐标，即可绘 制纯溶液中金属离子的饱和浓度与制纯溶液中金属离子的饱和浓度与pHpH值的关系，值的关系， 根据关系图

15、可以确定各金属离子沉淀的条件根据关系图可以确定各金属离子沉淀的条件 以以Cd2+为例，若为例，若Cd2+=0.lmol/L，则由图可查出，则由图可查出， 使使Cd(OH)2开始析出的开始析出的pHpH值应为值应为7.7；若欲使溶液若欲使溶液 残余残余Cd2+降至降至105mol/L，则沉淀终了的，则沉淀终了的pH值应值应 为为9.79.7 第12页/共46页 2021-8-714 金属氢氧化物的溶解度与金属氢氧化物的溶解度与pHpH值的关系值的关系 Mg2+ Ca2+ Ag+ Cd2+ Fe2+ Zn2+ Cu2+ Al3+Fe3+ pH -lgMn+ 1098765432 1211 8 7

16、6 5 4 3 2 1 0 若若Cd2+=0.lmol/L， 则由图可查出，使则由图可查出，使 Cd(OH)2开始析出的开始析出的 pH值应为值应为7.7 第13页/共46页 2021-8-715 n 许多金属离子和氢氧根离子不仅可以生成氢氧许多金属离子和氢氧根离子不仅可以生成氢氧 化物沉淀，而且还可以生成各种可溶性羟基络化物沉淀，而且还可以生成各种可溶性羟基络 合物。各种金属羟基络合物在溶液中存在的数合物。各种金属羟基络合物在溶液中存在的数 量和比例都直接同溶液量和比例都直接同溶液pHpH值有关值有关 n 有些金属（如有些金属（如AlAl、ZnZn、PbPb、CrCr、SnSn等）的氢氧等）

17、的氢氧 化物沉淀具有两性，它们既有酸性又有碱性，化物沉淀具有两性，它们既有酸性又有碱性， 既能和酸作用，又能和碱作用。以既能和酸作用，又能和碱作用。以ZnZn为例，在为例，在 pHpH值等于值等于9 9时，时，ZnZn几乎全部以几乎全部以Zn(OH)2的形式沉的形式沉 淀。但是，当碱加到一定量使淀。但是，当碱加到一定量使pH11pH11时，生成时，生成 的的Zn(OH)2又能和碱起作用溶于碱中，生成又能和碱起作用溶于碱中，生成 Zn(OH)42或或ZnO22离子离子 n 因此，用氢氧化物沉淀法分离废水中的金属时，因此，用氢氧化物沉淀法分离废水中的金属时， 废水的废水的pHpH值是一个重要条件值

18、是一个重要条件 第14页/共46页 2021-8-716 u 各种金属羟基络合物在溶液中存在的数量和比例各种金属羟基络合物在溶液中存在的数量和比例 都直接同溶液都直接同溶液pHpH值有关，根据各种平衡关系可值有关，根据各种平衡关系可 以进行综合计算。以进行综合计算。 u 仍以仍以Zn2+为例，其羟基络合物的生成反应平衡常为例，其羟基络合物的生成反应平衡常 数数K1，K2，K3，K4如下：如下： K1ZnOH /(Zn2OH) 5105 K2Zn(OH)2(液液)/(ZnOH OH) 2.7104 K3Zn(OH)3/(Zn(OH)2(液液)OH)1.26104 K4Zn(OH)42/(Zn(O

19、H)3OH)1.82104 金属络合物的平衡金属络合物的平衡 第15页/共46页 2021-8-717 n 与与Zn(OH)2Zn(OH)2（固）呈平衡的各种离子、羟基络合（固）呈平衡的各种离子、羟基络合 物与物与pHpH值的关系如下：值的关系如下： Zn(OH)2(固固) Zn2 2OH KspZn2 OH2 7.110 8 lgZn2 2pHpKsp2pKw2pH10.85 Zn(OH)2（固）（固） Zn(OH) OH Ks1Zn(OH) OH KSPK13.5510 12 lgZn(OH) pHpKs1pKwpH2.55 金属络合物的平衡金属络合物的平衡 第16页/共46页 2021-

20、8-718 Zn(OH)2（固）（固） Zn(OH)2(液液) Ks2Zn(OH)2(液液)Ks1K29.810 8 lgZn(OH)2(液液)pKs27.02 Zn(OH)2（固）（固）OH Zn(OH)3 Ks3Zn(OH)3/OHKs2K31.210 3 lgZn(OH)3pHpKs3pKwpH16.92 Zn(OH)2（固）（固）2OH Zn(OH)42 Ks4Zn(OH) /OH2Ks3 K42.1910 2 lgZn(OH) 2pHpKs42pKw2pH29.66 金属络合物的平衡金属络合物的平衡 第17页/共46页 2021-8-719 氢氧化锌溶解平衡区域图氢氧化锌溶解平衡区域

21、图 当当pHl0.2以以 后，后，Zn(OH)2 （固）的溶解（固）的溶解 度随度随pH值升值升 高而增大高而增大 其它可生成两性氢其它可生成两性氢 氧化物的金属也具氧化物的金属也具 有类似的性质，如有类似的性质，如 Cr3+、Al3+、Fe3+、 Fe2+、Cd2+、Cu2+、 Pb2+等等 第18页/共46页 2021-8-720 某些金属氢氧化物沉淀析出的最佳某些金属氢氧化物沉淀析出的最佳pHpH值范围值范围 金属离子金属离子Fe3+Al3+Cr3+Cu2+Zn2+Sn2+Ni2+Pb2+Cd2+Fe2+Mn2+ 沉 淀 的 最沉 淀 的 最 佳佳pH值值 6 12 5.5 8 89 8

22、9 10 58 9.59 9.5 10.5 5 12 10 14 加碱溶解的加碱溶解的 pH值值 8.5910.5 8.59.512.5 当废水中存在当废水中存在CN 、 、NH3、S2 及 及Cl 等配位体 等配位体 时，能与金属离子结合成可溶性络合物，增大时，能与金属离子结合成可溶性络合物，增大 金属氢氧化物的溶解度，对沉淀不利，应通过金属氢氧化物的溶解度，对沉淀不利，应通过 预处理除去。预处理除去。 第19页/共46页 2021-8-721 第第13章章 化学沉淀化学沉淀 13.1 13.1 基本原理基本原理 13.2 13.2 氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 13.3 13.3 硫化物沉

23、淀法硫化物沉淀法 13.4 13.4 碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法 13.5 13.5 铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法 13.6 13.6 钡盐沉淀法钡盐沉淀法 13.7 13.7 卤化物沉淀法卤化物沉淀法 13.8 13.8 应用案例应用案例 第20页/共46页 2021-8-722 13.3 13.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法 u 硫化物沉淀法是向废水中加入硫化氢、硫化铵硫化物沉淀法是向废水中加入硫化氢、硫化铵 或碱金属的硫化物，使欲处理物质生成难溶硫或碱金属的硫化物，使欲处理物质生成难溶硫 化物沉淀，以达到分离纯化的目的化物沉淀，以达到分离纯化的目的 u 由于此方法消耗化学物质相当少，因此能大规由

24、于此方法消耗化学物质相当少，因此能大规 模应用模应用 u 常用的沉淀剂有常用的沉淀剂有H2S、Na2S、NaHS、CaS、 (NH4)2S等。根据沉淀转化原理，难溶硫化物等。根据沉淀转化原理，难溶硫化物 MnSMnS、FeSFeS等也可作为处理药剂。等也可作为处理药剂。 第21页/共46页 2021-8-723 硫化物沉淀法的应用硫化物沉淀法的应用 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等废水。等废水。 硫化物沉淀法处理含重金属废水，具有去除率硫化物沉淀法处理含重金属废水，具有去除率 高、可分步沉淀、泥渣中重金属含

25、量高、适应高、可分步沉淀、泥渣中重金属含量高、适应 pHpH值范围大等优点，在某些领域得到了实际值范围大等优点，在某些领域得到了实际 应用。应用。 但是但是S2可使水体中可使水体中CODCOD增加，而且当水体酸增加，而且当水体酸 性增加时，会产生硫化氢气体污染大气，因此性增加时，会产生硫化氢气体污染大气，因此 限制了它的广泛应用。限制了它的广泛应用。 第22页/共46页 2021-8-724 硫化物的平衡硫化物的平衡 硫化物沉淀的生成与硫化物沉淀的生成与pHpH值有较大关系。金属值有较大关系。金属 硫化物的溶解平衡式为：硫化物的溶解平衡式为： MS M2+S2 M2+KSP/S2 以硫化氢为沉

26、淀剂时，硫化氢分两步电离，其以硫化氢为沉淀剂时，硫化氢分两步电离，其 电离方程式如下：电离方程式如下： H2S H+HS HS H+S2 第23页/共46页 2021-8-725 硫化物的平衡硫化物的平衡 电离常数分别为：电离常数分别为： 以上各式经整理可得：以上各式经整理可得： 15 2 2 8 2 1 101.2 HS SH 109.1 SH HSH K K SH101.1 H M 2 22 2 SP2 K 第24页/共46页 2021-8-726 硫化物的平衡硫化物的平衡 在在0.lMPa、25的条件下，硫化氢在水中的的条件下，硫化氢在水中的 饱和浓度为饱和浓度为H2S= 0.lmol/

27、L（pH6pH6），因），因 此有：此有： n由上式可以看出，金属离子由上式可以看出，金属离子M2+的浓度和的浓度和pHpH 值有关，随值有关，随pHpH值的升高而降低。值的升高而降低。 23 2 SP 2 101.1 H M K 第25页/共46页 2021-8-727 13.4 13.4 碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法 碳酸盐沉淀法有三种不同的应用方式，适用于碳酸盐沉淀法有三种不同的应用方式，适用于 不同的处理对象：不同的处理对象： 投加难溶碳酸盐（如碳酸钙），利用沉淀转投加难溶碳酸盐（如碳酸钙），利用沉淀转 化原理，使水中金属离子（如化原理，使水中金属离子（如Pb2+Pb2+、Cd2+Cd2+

28、、 Zn2+Zn2+、Ni2+Ni2+等）生成溶解度更小的碳酸盐而等）生成溶解度更小的碳酸盐而 沉淀析出；沉淀析出； 投加可溶性碳酸盐（如碳酸钠），使水中金投加可溶性碳酸盐（如碳酸钠），使水中金 属离子生成难溶碳酸盐而沉淀析出。这种方式属离子生成难溶碳酸盐而沉淀析出。这种方式 可去除水中的重金属离子和非碳酸盐硬度；可去除水中的重金属离子和非碳酸盐硬度； 投加石灰，与水中碳酸盐硬度生成难溶的碳投加石灰，与水中碳酸盐硬度生成难溶的碳 酸钙和氢氧化镁而沉淀出。这种方式可去除水酸钙和氢氧化镁而沉淀出。这种方式可去除水 中的碳酸盐硬度。中的碳酸盐硬度。 第26页/共46页 2021-8-728 水的化学

29、软化水的化学软化 碳酸盐沉淀法可以将碱土金属（碳酸盐沉淀法可以将碱土金属（CaCa、MgMg）和）和 重金属（重金属（MnMn、FeFe、CoCo、CuCu、ZnZn、AgAg、CdCd、 PbPb、HgHg、BiBi等）以碳酸盐的形式从废水中沉淀等）以碳酸盐的形式从废水中沉淀 去除。去除。 水的化学软化水的化学软化就是应用碳酸盐沉淀法来降低水就是应用碳酸盐沉淀法来降低水 的硬度。当原水的非碳酸盐硬度较小时，可采的硬度。当原水的非碳酸盐硬度较小时，可采 用石灰软化方法，软化反应如下：用石灰软化方法，软化反应如下： Ca(OH)2CO2CaCO3H2O Ca(OH)2Ca(HCO3)22CaCO

30、32H2O Ca(OH)2Mg(HCO3)2CaCO3MgCO32H2O Ca(OH)2MgCO3CaCO3Mg(OH)2 第27页/共46页 2021-8-729 石灰石灰- -纯碱软化法纯碱软化法 l 对于非碳酸盐硬度较高的水，可采用石灰对于非碳酸盐硬度较高的水，可采用石灰- -纯纯 碱软化法，即同时投加石灰和纯碱。碱软化法，即同时投加石灰和纯碱。 l 石灰石灰- -纯碱软化反应如下：纯碱软化反应如下： CaSO4Na2CO3CaCO3Na2SO4 CaCl2Na2CO3CaCO32NaCl MgSO4Na2CO3MgCO3Na2SO4 MgCl2Na2CO3MgCO32NaCl MgCO

31、3Ca(OH)2CaCO3Mg(OH)2 Ca(OH)2Na2CO3CaCO32NaOH 第28页/共46页 2021-8-730 石灰石灰- -纯碱软化法纯碱软化法 n 石灰石灰- -纯碱软化法可以是冷法、温热法和热法。纯碱软化法可以是冷法、温热法和热法。 冷法温度为生水温度；热法温度冷法温度为生水温度；热法温度9898；温热；温热 法温度介于两者之间，通常为法温度介于两者之间，通常为5050。 n 用石灰用石灰- -纯碱法时，加药量必须正确，纯碱法时，加药量必须正确，Ca(OH)2 或或Na 2CO3过量会发生自反应而增加水中 过量会发生自反应而增加水中 NaOHNaOH含量。过量的纯碱本

32、身在蒸汽锅炉中会含量。过量的纯碱本身在蒸汽锅炉中会 发生如下水解反应：发生如下水解反应： Na2CO3H2O 2NaOHCO2 水解生成的水解生成的NaOHNaOH可能导致锅炉苛性脆化或碱可能导致锅炉苛性脆化或碱 性腐蚀，生成的性腐蚀，生成的CO2则会导致凝结水管路发生则会导致凝结水管路发生 腐蚀。腐蚀。 第29页/共46页 2021-8-731 石灰石灰- -石膏软化法石膏软化法 l 当原水的碱度大于硬度时，水中无非碳酸盐硬当原水的碱度大于硬度时，水中无非碳酸盐硬 度，而有度，而有NaHCO3存在。存在。 l 对于这种水，采用石灰对于这种水，采用石灰石膏石膏（或（或CaCl2）软软 化法比较

33、好。化法比较好。 其反应如下：其反应如下： 2NaHCO3CaSO4Ca(OH)2 2CaCO3Na2SO42H2O 第30页/共46页 2021-8-732 第第13章章 化学沉淀化学沉淀 13.1 13.1 基本原理基本原理 13.2 13.2 氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 13.3 13.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法 13.4 13.4 碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法 13.5 13.5 铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法 13.6 13.6 钡盐沉淀法钡盐沉淀法 13.7 13.7 卤化物沉淀法卤化物沉淀法 13.8 13.8 应用案例应用案例 第31页/共46页 2021-8-733 13.5 13

34、.5 铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法 铁氧体一般是指铁族元素和其它一种或多种金铁氧体一般是指铁族元素和其它一种或多种金 属元素的复合氧化物，它具有高的导磁率和高属元素的复合氧化物，它具有高的导磁率和高 的电阻率，是一种重要的磁性介质。的电阻率，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。铁氧体不溶于酸、碱、盐溶液，也不溶于水。 铁氧体的磁性强弱及其它特性与其化学组成和铁氧体的磁性强弱及其它特性与其化学组成和 晶体结构有关。晶体结构有关。 在铁氧体的晶格类型中，尖晶石型铁氧体最为在铁氧体的晶格类型中，尖晶石型铁氧体最为 人 们 所 熟 悉 ， 其 化 学 组 成 一 般 可 用 通

35、 式人 们 所 熟 悉 ， 其 化 学 组 成 一 般 可 用 通 式 BOA2O3表示，其中表示，其中B B代表二价金属，如代表二价金属，如FeFe、 MgMg、ZnZn、MnMn、CoCo、NiNi、CuCu等，等，A A代表三价金代表三价金 属，如属，如FeFe、AlAl、CrCr、CoCo、BiBi等。磁铁矿（其主等。磁铁矿（其主 要成分为要成分为Fe3O4）就是一种天然的尖晶石型铁氧）就是一种天然的尖晶石型铁氧 体。体。 第32页/共46页 2021-8-734 铁氧体沉淀法的原理铁氧体沉淀法的原理 向废水中投加铁盐，通过控制工艺条件，使废向废水中投加铁盐，通过控制工艺条件，使废 水

36、中的重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共水中的重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共 沉淀物，然后再采用固液分离的手段使沉淀物沉淀物，然后再采用固液分离的手段使沉淀物 与水分离，达到从废水中除去重金属离子的目与水分离，达到从废水中除去重金属离子的目 的。的。 处理含重金属离子废水的铁氧体沉淀法有多种处理含重金属离子废水的铁氧体沉淀法有多种 类型，如中和法、氧化法、类型，如中和法、氧化法、GT-GT-铁氧体法及常温铁氧体法及常温 铁氧体法等。以中和法为例，其反应机理如下：铁氧体法等。以中和法为例，其反应机理如下： Fe2+2Fe3+8OH Fe(OH)22Fe(OH)3 FeOFe2O34H2O 上式

37、中的上式中的Fe2+泛指二价金属离子，泛指二价金属离子，Fe3+泛指三泛指三 价金属离子，价金属离子，FeOFe2O3为铁氧体。为铁氧体。 第33页/共46页 2021-8-735 铁氧体沉淀法的优点铁氧体沉淀法的优点 与其它工艺相比，铁氧体法具有以下优点：与其它工艺相比，铁氧体法具有以下优点： 工艺过程简单，处理条件温和，治理效果好；工艺过程简单，处理条件温和，治理效果好； 铁氧体沉渣粒度小，比表面积大，可通过吸附、挟带铁氧体沉渣粒度小，比表面积大，可通过吸附、挟带 等作用去除部分有机污染物、泥沙、微生物及其它可等作用去除部分有机污染物、泥沙、微生物及其它可 溶性无机盐；溶性无机盐； 铁氧体

38、沉渣具有强磁性，可产生磁分离的效果；铁氧体沉渣具有强磁性，可产生磁分离的效果； 铁氧体沉渣稳定，不存在二次污染，并可通过适当处铁氧体沉渣稳定，不存在二次污染，并可通过适当处 理制成有用材料，如催化剂、磁流体、填料等；理制成有用材料，如催化剂、磁流体、填料等； 能进入铁氧体晶格的重金属离子种类多，处理废水的能进入铁氧体晶格的重金属离子种类多，处理废水的 适用范围广。适用范围广。 第34页/共46页 2021-8-736 铁氧体沉淀法的缺点铁氧体沉淀法的缺点 不能单独回收有用金不能单独回收有用金 属属 需要消耗相当多的需要消耗相当多的 硫酸亚铁、一定数硫酸亚铁、一定数 量的氢氧化钠及热量的氢氧化钠

39、及热 能，处理成本较高能，处理成本较高 出水中硫酸盐含量出水中硫酸盐含量 高高 存在的缺点：存在的缺点： 第35页/共46页 2021-8-737 13.6 13.6 钡盐体沉淀法钡盐体沉淀法 钡盐沉淀法主要用于处理含钡盐沉淀法主要用于处理含Cr6 的废水，采用 的废水，采用 的沉淀剂有的沉淀剂有BaCO3、BaCl2和和BaSBaS等，生成铬酸等，生成铬酸 钡钡( ( BaCO3 ) )。铬酸钡的溶度积。铬酸钡的溶度积KSP=1.2l010。 钡盐法处理含铬废水要准确控制钡盐法处理含铬废水要准确控制pHpH值，值，pHpH愈愈 低，低， BaCrO4溶解度愈大，对去除铬不利；而溶解度愈大，对

40、去除铬不利；而 pHpH值太高，值太高， CO2气体难以析出，也不利于除铬气体难以析出，也不利于除铬 反应的进行。采用反应的进行。采用BaCO3作沉淀剂时，用硫酸作沉淀剂时，用硫酸 或乙酸调或乙酸调pHpH至至4.54.55 5，反应速度快，除铬效果，反应速度快，除铬效果 好，药剂用量少。好，药剂用量少。 一般不用一般不用HClHCl调调pHpH以防残氯带来不利影响。采以防残氯带来不利影响。采 用用BaCl2BaCl2作沉淀剂时，生成的作沉淀剂时，生成的HClHCl会使会使pHpH值降低，值降低， 此时此时pHpH值应控制得高些（值应控制得高些（6.56.57.57.5）。）。 第36页/共4

41、6页 2021-8-738 钡盐体沉淀法钡盐体沉淀法 n 为了促使沉淀的进行，常加过量的沉淀剂，为了促使沉淀的进行，常加过量的沉淀剂， 导致出水中含有过量的钡，因此不能直接排导致出水中含有过量的钡，因此不能直接排 放，出水一般要通过一个以石膏碎块为滤料放，出水一般要通过一个以石膏碎块为滤料 的滤池，使石膏中的钙离子置换水中的钡离的滤池，使石膏中的钙离子置换水中的钡离 子生成硫酸钡沉淀，从而去除过量的钡。子生成硫酸钡沉淀，从而去除过量的钡。 n 钡盐法形成的沉渣中，主要含铬酸钡，最好钡盐法形成的沉渣中，主要含铬酸钡，最好 加以回收利用。方法之一是向泥渣中投加硝加以回收利用。方法之一是向泥渣中投加

42、硝 酸和硫酸，投加的比例约为沉渣酸和硫酸，投加的比例约为沉渣: :硝酸硝酸: :硫酸硫酸 1:0.3:0.081:0.3:0.08。反应产物有硫酸钡和铬酸，可分。反应产物有硫酸钡和铬酸，可分 别回收利用。别回收利用。 第37页/共46页 2021-8-739 13.7 13.7 卤化物沉淀法卤化物沉淀法 （1 1）氯化银沉淀法除银）氯化银沉淀法除银 l 含银废水主要来源于镀银和照相工艺，加氯化含银废水主要来源于镀银和照相工艺，加氯化 物可以沉淀回收银物可以沉淀回收银 l 镀槽中的含银量高达镀槽中的含银量高达131345g/L45g/L，一般先用电，一般先用电 解法回收银，将银的质量浓度降至解法

43、回收银，将银的质量浓度降至100100 500mg/L500mg/L，然后再用氯化物沉淀法，将银的浓，然后再用氯化物沉淀法，将银的浓 度进一步降至几毫克每升度进一步降至几毫克每升 l 如果在碱性条件下与其它金属氢氧化物共沉，如果在碱性条件下与其它金属氢氧化物共沉， 银浓度可降至银浓度可降至0.1mg/L0.1mg/L。 第38页/共46页 2021-8-740 银的回收银的回收 调调pHpH值至碱性，同时加值至碱性，同时加 氯化物氯化物 使其它金属离子形成氢使其它金属离子形成氢 氧化物沉淀，银形成氯氧化物沉淀，银形成氯 化银沉淀化银沉淀 用酸洗沉渣，将氢氧化用酸洗沉渣，将氢氧化 物沉淀溶出，仅剩下氯物沉淀溶出，仅剩下氯 化银化银 从而实现了分离和回收从而实现了分离和回收 银的目的银的目的 废水中含有多种金属离子时，回收银的步骤：废水中含有多种金属离子时，回收银的步骤： 第39页/共46页 2021-8-741 （2 2）氟化物沉淀法）氟化物沉淀法 p 当废水中含有