第六章化学沉淀

第六章化学沉淀

ChemicalPrecipitation第一节化学沉淀基本知识

1、化学沉淀法定义(P301)

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。2、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-等。

3、沉淀的条件①水中难溶盐服从溶度积原则，即在一定条件下，在含有难溶盐MnNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为LMnNn：

MmNn==mMn++nNm-

溶度积常数

LMmNn=[Mn+]m•[Nm-]n

溶度积常数

LMmNn=[Mn+]m•[Nm-]n=k•[MmNn]=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（mol/L）

难溶盐的溶度积常数均可在化学手册中查到。见书P302表16-1，给出的溶度积简表。

LMmNn=[Mn+]m•[Nm-]n=k•[MmNn]=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+]m•[Nm-]n<LMmNn时，溶液未饱和，全溶，无沉淀。

B、离子积[Mn+]m•[Nm-]n=LMmNn时，溶液正好饱和，无沉淀。

C、离子积[Mn+]m•[Nm-]n>LMmNn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。②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+]=mSMmNn[Nm-]=nSMmNn

有LMmNn=[mSMmNn]m•[nＳMmNn]n

得③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↓LBaSO4=1.1×10-10Ba2++CrO42-==BaCrO4↓LBaCrO4=2.3×10-10

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L的关系为指标，看是否满足沉淀的条件。第二节常用的化学沉淀方法1、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。（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。

2、常用的化学沉淀方法①氢氧化物沉淀法②硫化物沉淀法③碳酸盐沉淀法④卤化物沉淀法⑤还原沉淀法3氢氧化物沉淀法：氢氧化物沉淀法是基于重金属离子在一定的pH条件下，生成难溶于水的氢氧化物沉淀而得到分离。工业废水中的许多金属离子可以生成氢氧化物沉淀而得以去除。设氢氧化物M(OH)n，

M(OH)n==Mn++nOH-

有：LM(OH)n=[Mn+]•[OH]n

沉淀与否主要取决因素为pH

。由上式可知：

a金属离子浓度相同时，溶度积小的开始沉淀析出的pH越低。

b同一金属离子，浓度越大，开始沉淀析出的pH越低。

可供选用沉淀剂：NaOH、石灰、Na2CO3、NaHCO3等。例题：已知[Fe3+]=0.01mol/L，要使有Fe(OH)3沉淀析出，pH应多大？（Fe(OH)3的LFe(OH)3=3.8×10-38。）解：据溶度积原理，要是某一金属离子（Mn+）生成氢氧化物沉淀，则需要满足：

[Mn+]•[OH-]n>LM(OH)n

即[Fe3+]•[OH-]3>3.8×10-38注意单位换算有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应大于2.2。4硫化物沉淀法向废液中加入硫化氢、硫酸铵或碱金属的硫化物，与处理物质反应生成难溶硫化物沉淀，已达到分离净化的目的。硫化物沉淀法能用于处理大多数含重金属的废水。（溶度积均很小）

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

根据溶度积大小，硫化物沉淀析出的顺序是：

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

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

常用的沉淀剂：

Na2S、NaHS、K2S、H2S等。

缺点：生成的难溶盐的颗粒粒径很小，分离困难，可投加混凝剂进行共沉。例：（1）对于无机汞

2Hg++S2-→

Hg2S↓→

HgS+Hg适宜pH8-10Hg2++S2-→

HgS↓

（2）对于有机汞化合物，经氯化处理后，也可用硫化钠除汞。

注意：用硫化物沉淀法处理含汞废水时，S2-量不能过量太多，因过量S2-与HgS生成HgS22-络离子而溶解，影响汞的去除。4、碳酸盐沉淀法

金属离子碳酸盐的溶度积很小，对于高浓度的重金属废水，可投加碳酸盐进行回收。

此法可去除或回收Mn2+、Zn2+、Pb2+、Cu2+Ca2+、Mg2+(水软化)，沉淀剂：Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3、CaCO3等。

5卤化物沉淀法如利用AgCl沉淀回收银：

Ag++Cl-=AgCl↓(Ksp=1.56×10-10)

利用CaF2沉淀去除F-：

Ca2++2F-=CaF2↓(Ksp=4×10-11)6还原沉淀法例如：制革行业含铬废水的处理，六价铬必须先还原成三价铬，然后再用石灰沉淀。这种方法称为还原沉淀法。此法已广泛应用于含铬废水的处理，经济上合算，去除效率高(98-99%)，同时处理水可以回用。操作步骤：①pH调整：将含铬废水用硫酸将pH调至2-3，在此pH值下Cr6+可以有效地被还原为Cr3+；也可以应用从其它厂排放出的酸性废水混合，以减少处理费用。②还原处理

②还原处理

含铬废水处理常用的还原剂有：硫酸亚铁、焦亚硫酸钠、硫化钠，也可用工业废气中的SO2作还原剂。还原效率与pH、反应时间及还原剂的性质有关。由于铬的还原在pH偏酸性条件下最有效，所以具有酸性的还原剂最理想。

Cr6++Fe2++H+→Cr3++Fe3+Cr6++SO2+H+→Cr3++SO42-③沉淀分离可加入石灰或其它碱。

Cr3++OH-→Cr(OH)3↓其它除六价铬方法：根据B