《水污染控制技术》课件-3.3 化学沉淀法

水的化学处理任务3化学沉淀法1原理2化学沉淀法类型原理向废水中投加某种化学物质，使它和其中某些溶解物质发生化学反应，生成难溶的盐或氢氧化物而沉淀下来，这种方法称之为化学沉淀法。基本原理应用范围：去除重金属离子：去除某些酸根离子：Hg2+Cd2+Cr6+Pb2+Cu2+SO42-PO43-在一定温度下，难溶化合物MmNn的饱和溶液中，其沉淀—溶解平衡可表示为：基本原理沉淀形成的条件:溶液为饱和溶液，无沉淀产生，溶解与沉淀的动态平衡；[Mn+]m[Nm-]n=Ksp溶液为过饱和溶液,沉淀从溶液中析出。[Mn+]m[Nm-]n>Ksp溶液为不饱和溶液，无沉淀析出；[Mn+]m[Nm-]n<Ksp当溶液中有数种离子共存时，加入沉淀剂后，离子的沉淀顺序和该沉淀物的溶度积、该离子的浓度有关。化学沉淀法类型（1）氢氧化物沉淀法除了碱金属和部分碱土金属外，其他金属的氢氧化物大多都是难溶的。因此可以用氢氧化物沉淀法去除水中的重金属离子。沉淀剂为各种碱性药剂，常用的有石灰、碳酸钠、苛性钠、石灰石、白云石等。化学沉淀法类型（1）氢氧化物沉淀法水在25℃的离子积：Kw=[H+][OH-]=1×10-14所以：由上式可知：[Mn+]相同时，Ksp越小，析出氢氧化物沉淀的pH越小；同一金属离子，[Mn+]越小，析出氢氧化物沉淀的pH越小。

化学沉淀法类型（1）氢氧化物沉淀法金属离子溶解度与pH的关系

124365798111012-7-6-5-4-3-2-1Fe3+Al3+Cr3+Cu2+Zn2+Ni2+Fe2+Cd2+Mn2+Lg[Mn+]pHKspFe(OH)33.2×10-38Al(OH)31.3×10-33Cr(OH)36.3×10-31Cu(OH)25.0×10-20化学沉淀法类型应用举例：氢氧化物沉淀法处理铅锌冶炼厂废水石灰、漂白粉第一沉淀池反应池废水出水第三沉淀池沉渣pH=9.5-10.5第二沉淀池铅锌冶炼厂废水处理工艺流程化学沉淀法类型应用举例：氢氧化物沉淀法处理铅锌冶炼厂废水

水质取样pbZnCdAsCNpH处理前(mg/L)1.06-19.6883.48-2.021.68-10.230.550.73-2.206.4-7.8处理后(mg/L)<0.61.79<0.09<0.1<0.0229.9-11.0化学沉淀法类型（2）硫化物沉淀法多数金属能形成硫化物沉淀。大多数金属硫化物的溶解度比其氢氧化物的要小的多。硫化物沉淀法是向废液中加入硫化氢、硫化銨或碱金属的硫化銨，使要去除的金属离子生成难溶的硫化物沉淀，以达到分离纯化的目的。硫化物沉淀法常用的沉淀剂：H2SNa2SNaHS(NH4)2S化学沉淀法类型（2）硫化物沉淀法某些金属硫化物的溶度积化学式Ksp化学式Ksp化学式KspAg2SAl2S3Bi2S3CdSCoS1.6×10-492×10-71×10-973.6×10-294.0×10-21Cu2SCuSFeSHg2SHgS2×10-478.5×10-453.7×10-191.0×10-454×10-53MnSNiSPbSSnSZnS1.4×10-151.4×10-243.4×10-281×10-251.6×10-24S2-离子和OH-离子一样，也能够与许多金属离子形成络阴离子，从而使金属硫化物的溶解度增大，不利于重金属的沉淀去除。因此必须控制沉淀剂的投加量。化学沉淀法类型应用举例：硫化物沉淀法处理含汞废水在碱性条件下（pH＝8—10），向废水中投加硫化钠，使其与废水中的汞离子或亚汞离子进行反应：2Hg＋＋S2-＝Hg2S＝HgS↓＋Hg↓Hg2+＋S2-＝HgS↓Fe2+＋S2-＝FeS↓Fe2+＋OH-＝Fe（OH）2↓化学沉淀法类型应用举例：硫化物沉淀法处理含汞废水用此法处理含汞废水时，由于生成的硫化汞颗粒很小，沉淀物难以分离，为了提高除汞效果，常投加适量的混凝剂，如硫酸亚铁等进行共沉，这种方法称为硫化物共沉法。稍微过量的硫化钠待生成硫化汞和汞的沉淀后投加适量的硫酸亚铁投加部分Fe2+离子也能生成Fe(OH)2沉淀化学沉淀法类型应用举例：硫化物沉淀法处理含汞废水反应生成的FeS和Fe(OH)2可作为HgS的载体，HgS吸附在载体表面上，与载体共同沉淀。化学沉淀法类型（3）钡盐沉淀法用途:主要用于处理含六价铬的废水沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等主要反应：化学沉淀法类型（3）钡盐沉淀法相比之下，铬酸钡的溶度积更小，因此向含有铬酸根的水中投加碳酸钡，Ba2+就会和CrO42-生成BaCrO4沉淀，从而使Ba2+和CrO42-浓度下降。BaCO3就会逐渐溶解，直到CrO42-离子完全沉淀。碳酸钡是一种难溶盐，它的溶度积：铬酸钡的溶度积：Ks＝8.0×10-9Ks＝2.3×10-10化学沉淀法类型这种从一种沉淀转化为另一种沉淀的方法称为沉淀的转化。（3）钡盐沉淀法过量的碳酸钡石膏投加出水中过量的Ba2+去除提高除铬效果反应时间25～30min化学沉淀法类型（4）铁氧体法铁氧体：具有高的导磁率和高的电阻率；具有一定晶体结构；复合氧化物；是一种重要的磁性介质。组成可表示:BO·A2O3，(B代表2价，A代表三价金属)。如磁铁矿（FeO·Fe2O3）就是一种天然的尖晶石型铁氧体。化学沉淀法类型（4）铁氧体法铁氧体沉淀法：指向废水中投加亚铁盐，通过工艺条件控制，使废水中多种重金属离子与铁盐形成稳定铁氧体共沉淀。采用固液分离手段，达到去除重金属离子的目的。化学沉淀法类型（4）铁氧体法工艺过程：①

投加亚铁盐：为了形成铁氧体，需要有足量的Fe2+和Fe3+。投加亚铁盐(FeSO4)的作用：

补充Fe2+；通过氧化，补充Fe3+；如水中含Cr6+，则将其还原为Cr3+，作为形成铁氧体的原料之一。化学沉淀法类型（4）铁氧体法工艺过程：②

加碱沉淀：pH值控制在8-9时，各种难溶金属氢氧化物可同时沉淀析出。③

充氧加热，转化沉淀：将Fe(OH)3通过充氧加热转化为FeO·Fe2O3。④

固液分离——分离铁氧体沉渣的方法有3种：沉淀过滤；离心分离；磁分离。⑤

沉渣处理化学沉淀法类型（4）铁氧体法工艺特点：能一次脱除废水中的多种金属离子；设备操作方便；硫酸亚铁的投量范围大，对水质的适应性强；沉渣易分离、易处置(回收利用或贮存)。优点：不能单独回收有用金属；需要消耗相当多的硫酸亚铁、一定数量的氢氧化钠及热能，处理成本较高；出水硫酸盐浓度高。缺点：化学沉淀法类型（4）铁氧体法碳酸盐沉淀法：许多金属的碳酸盐都难溶于水，所以可用碳酸盐沉淀法将这些金属离子从废水中去除。碳酸盐沉淀法可以有不同的方法：以难溶的碳酸钙作为沉淀剂，利用沉淀转化原理，使某些金属离子生成溶度积更小的碳酸盐而析出。如：Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+。以可溶性的碳酸钠作为沉淀剂，使水中金属离子生成难溶的碳酸盐沉淀而析出。化学沉淀法类型（4）铁氧体法碳酸盐沉淀法：碳酸盐的溶度积化学式Ksp化学式Ksp化学式KspAg2CO3BaCO3CaCO3CdCO3CoCO38.1×10-495.1×10-492.8×10-495.2×10-491.4×10-49CuCO3FeCO3Hg2CO3L