水污染控制工程课件教学PPT作者孙体昌娄金生第13章化学沉淀优秀PPT.ppt

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1、第第1313章章 化学沉淀化学沉淀Chemical Precipitation化学沉淀法化学沉淀法l化化学学沉沉淀淀法法是是指指向向被被处处理理的的水水中中投投加加化化学学药药剂剂（沉沉淀淀剂剂），使使之之与与水水中中溶溶解解态态的的污污染染物物干干脆脆发发生生化化学学反反应应，形形成成难难溶溶的的固固体体沉沉淀淀物物，然然后后进进行行固固液液分分别别，从从而而除除去去水水中中污染物的处理方法污染物的处理方法l污污水水中中的的重重金金属属离离子子、碱碱土土金金属属及及某某些些非非金金属属均均可可通通过过化化学学沉沉淀淀法法去去除除，某某些些有有机机污污染染物物也也可可通通过过化化学学沉沉淀淀法

2、法去除去除l工艺过程：工艺过程：l投投加加化化学学沉沉淀淀剂剂，与与水水中中污污染染物物反反应应，生生成成难难溶溶的的沉沉淀物而析出；淀物而析出；l通通过过凝凝合合、沉沉降降、气气浮浮、过过滤滤、离离心心等等方方法法进进行行固固液液分别；分别；l泥渣的处理或回收利用。泥渣的处理或回收利用。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

3、物沉淀法卤化物沉淀法13.8 13.8 应用案例应用案例 13.1 13.1 基本原理基本原理u物物质质在在水水中中的的溶溶解解实实力力可可用用溶溶解解度度表表示示。溶溶解解度度的的大大小小主主要要取取决决于于物物质质和和溶溶剂剂的的本本性性，此此外外也也与与温度、盐效应、晶体结构和晶体大小等有关温度、盐效应、晶体结构和晶体大小等有关u习习惯惯上上把把溶溶解解度度大大于于1g/100gH2O1g/100gH2O的的物物质质列列为为可可溶溶物物，小小于于0.lg/100gH2O0.lg/100gH2O的的物物质质，列列犯犯难难溶溶物物，介介于于两两者者之之间间的的，列列于于微微溶溶物物。利利用用

4、化化学学沉沉淀淀法法处理废水时所形成的化合物都是难溶物处理废水时所形成的化合物都是难溶物u在在确确定定温温度度下下，难难溶溶化化合合物物的的饱饱和和溶溶液液中中，各各离离子子浓浓度度的的乘乘积积称称为为溶溶度度积积，它它是是一一个个化化学学平平衡衡常常数，以数，以KspKsp表示。表示。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：AmBnAmBn（固）（固）mAn+nBm mAn+nBm KspKspAn+mBmAn+mBm nn若若An+mBmAn+mBm nnKspKsp，溶液不饱和，难溶物，溶液不饱和，难溶物将接着溶解；将接着溶解；An+mBmAn+mBm nnK

5、spKsp，溶液达饱和，但无沉淀，溶液达饱和，但无沉淀产生；产生；An+mBmAn+mBm nnKspKsp，将产生沉淀，当沉，将产生沉淀，当沉淀完后，溶液中所余的离子浓度仍保持淀完后，溶液中所余的离子浓度仍保持An+mBmAn+mBm nnKspKsp的关系的关系因此，依据溶度积，可以初步推断水中离子是因此，依据溶度积，可以初步推断水中离子是否能用化学沉淀法来分别以及分别的程度否能用化学沉淀法来分别以及分别的程度难溶物的溶解平衡难溶物的溶解平衡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的浓度，有两种方的浓度，有两种方法：法：可向水中投加沉淀剂离子可

6、向水中投加沉淀剂离子C，形成溶度积很，形成溶度积很小的化合物小的化合物AC，使，使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，使，使A与与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在水中的浓度在水中的浓度若溶液中有数种离子共存，加人沉淀剂时，必定若溶液中有数种离子共存，加人沉淀剂时，必定是离子积先达到溶度积的优先沉淀，这种现象称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。为分步沉淀。明显，各种离子分步沉淀的次序取决于溶度积和明显，各种离子分步

7、沉淀的次序取决于溶度积和有关离子的浓度有关离子的浓度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)3.710-19 (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)Ag2S1.610-4

8、9 (18)HgS410-53210-49 (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)化合物化合物溶度积溶度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)CdS3.610-2

9、9 (18)PbCrO41.7710-14 (18)CoS310-26 (18)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)某些化合物的溶度积某些化合物的溶度积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Na2SNa2S）、氢氧化物（一般常用石灰）、氢氧化物（一般常用石灰

10、乳）或碳酸钠等药剂来产生化学沉淀，以降低乳）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水中金属离子的浓度n依据所运用的沉淀剂的不同，化学沉淀法可分依据所运用的沉淀剂的不同，化学沉淀法可分为氢氧化物沉淀法、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

11、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 13.2 13.2 氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法u除除了了碱碱金金属属和和部部分分碱碱土土金金属属外外，其其它它金金属属的的氢氢氧氧化物大都是难溶的化物大都是难溶的u由由溶溶积积度度表表中中可可以以看看出出，金金属属氢氢氧氧化化物物的的溶溶度度积积一一般般都都很很小小，因因此此可可用用氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀法法去去除除废废水水中中的的重重金金属属离离子子。沉沉淀淀剂剂是是各各种种碱碱性性药药剂剂，常常用用的有石灰、碳酸钠、苛性钠、石灰石、白云石的有石灰、碳

12、酸钠、苛性钠、石灰石、白云石u氢氢氧氧化化物物的的沉沉淀淀与与pHpH值值有有很很大大关关系系，假假如如以以M(OH)nM(OH)n表表示示金金属属氢氢氧氧化化物物，则则其其氢氢氧氧化化物物的的溶溶解平衡为：解平衡为：uM(OH)n Mn+nOHM(OH)n Mn+nOH uKspKspMn+OHMn+OH nnM(OH)n Mn+nOHKspMn+OHn同时发生水的解离：同时发生水的解离：H2O H+OH水的离子积为：水的离子积为：KwH+OH=11014 （25）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

13、子浓度相同时，溶度积Ksp越小，则起先越小，则起先析出氢氧化物沉淀的析出氢氧化物沉淀的pH值愈低；值愈低；对于同一金属离子，浓度越大，起先析出沉淀的对于同一金属离子，浓度越大，起先析出沉淀的pH值愈低。值愈低。lgMn+npH+lgKsp+14n依据各种金属氢氧化物的依据各种金属氢氧化物的Ksp值，由上式可计算出值，由上式可计算出不同不同pH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pH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pH值的关系，依值的关系，依据关系图可以确定各金属离子沉淀的条

14、件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起先析出的起先析出的pH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9.7金属氢氧化物的溶解度与金属氢氧化物的溶解度与pHpH值的关系值的关系若若Cd2+=0.lmol/L，则由图可查出，使，则由图可查出，使Cd(OH)2起先析出的起先析出的pH值应为值应为7.7n很很多多金金属属离离子子和和氢氢氧氧根根离离子子不不仅仅可可以以生生成成氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀，而而且且还还可

15、可以以生生成成各各种种可可溶溶性性羟羟基基络络合合物物。各各种种金金属属羟羟基基络络合合物物在在溶溶液液中中存存在在的的数数量量和和比比例例都干脆同溶液都干脆同溶液pHpH值有关值有关n有有些些金金属属（如如AlAl、ZnZn、PbPb、CrCr、SnSn等等）的的氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀具具有有两两性性，它它们们既既有有酸酸性性又又有有碱碱性性，既既能能和和酸酸作作用用，又又能能和和碱碱作作用用。以以ZnZn为为例例，在在pHpH值值等等于于9 9时时，ZnZn几几乎乎全全部部以以Zn(OH)2Zn(OH)2的的形形式式沉沉淀淀。但但是是，当当碱碱加加到到确确定定量量使使pH11pH11时时

16、，生生成成的的Zn(OH)2Zn(OH)2又又 能能 和和 碱碱 起起 作作 用用 溶溶 于于 碱碱 中中，生生 成成Zn(OH)42Zn(OH)42 或或ZnO22ZnO22 离子离子n因因此此，用用氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀法法分分别别废废水水中中的的金金属属时时，废水的废水的pHpH值是一个重要条件值是一个重要条件u各各种种金金属属羟羟基基络络合合物物在在溶溶液液中中存存在在的的数数量量和和比比例例都都干干脆脆同同溶溶液液pHpH值值有有关关，依依据据各各种种平平衡衡关关系系可可以以进行综合计算。进行综合计算。u仍仍以以Zn2+Zn2+为为例例，其其羟羟基基络络合合物物的的生生成成反反应应

17、平平衡衡常常数数K1K1，K2K2，K3K3，K4K4如下：如下：uK1K1ZnOHZnOH/(Zn2/(Zn2OH)OH)51055105uK2K2Zn(OH)2(Zn(OH)2(液液)/(ZnOH)/(ZnOHOH)OH)2.71042.7104uK3K3 Zn(OH)3/(Zn(OH)2(Zn(OH)3/(Zn(OH)2(液液)OH)OH)1.261041.26104uK4K4Zn(OH)42/(Zn(OH)3OH)Zn(OH)42/(Zn(OH)3OH)1.821041.82104金属络合物的平衡金属络合物的平衡n与与Zn(OH)2Zn(OH)2（固固）呈呈平平衡衡的的各各种种离离子子

18、、羟羟基基络络合合物与物与pHpH值的关系如下：值的关系如下：Zn(OH)2(固固)Zn22OH KspZn2OH27.1108lgZn22pHpKsp2pKw2pH10.85Zn(OH)2（固）（固）Zn(OH)OH Ks1Zn(OH)OHKSPK13.551012lgZn(OH)pHpKs1pKwpH2.55金属络合物的平衡金属络合物的平衡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)3

19、pHpKs3pKwpH16.92Zn(OH)2（固）（固）2OH Zn(OH)42 Ks4Zn(OH)/OH2Ks3 K42.19102lgZn(OH)2pHpKs42pKw2pH29.66金属络合物的平衡金属络合物的平衡氢氧化锌溶解平衡区域图氢氧化锌溶解平衡区域图当当pHl0.2以后，以后，Zn(OH)2（固）（固）的溶解度随的溶解度随pH值上升而增大值上升而增大其它可生成两性氢氧其它可生成两性氢氧化物的金属也具有类化物的金属也具有类似的性质，如似的性质，如Cr3+、Al3+、Fe3+、Fe2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+等等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pH

20、pH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+沉沉淀淀的的最最佳佳pH值值6125.5889 891058 9.599.510.5 5121014加加碱碱溶溶解解的的pH值值8.5910.5 8.59.512.5当当废废水水中中存存在在CN、NH3、S2及及Cl等等配配位位体体时时，能能与与金金属属离离子子结结合合成成可可溶溶性性络络合合物物，增增大大金金属属氢氢氧氧化化物物的的溶溶解解度度，对对沉沉淀淀不不利利，应应通通过过预预处处理理除除去。去。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.

21、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 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，以达到分别纯化的目的化物沉淀，以达到分别纯化的目的u由于此方法消耗化学物质相当少，因此能

22、大规由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H2SH2S、Na2SNa2S、NaHSNaHS、CaSCaS、(NH4)2S(NH4)2S等。依据沉淀转化原理，难溶硫化物等。依据沉淀转化原理，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。硫化物沉淀法的应用硫化物沉淀法的应用硫硫化化物物沉沉淀淀法法可可用用于于去去除除砷砷、汞汞以以及及含含Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+、AsO2等废水。等废水。硫硫化化物物沉沉淀淀法法处处理理含含重重金金属属废废水水，具具有有去去除除率率高高、可可分分步步沉沉淀淀、泥泥渣渣中中重重金金

23、属属含含量量高高、适适应应pHpH值值范范围围大大等等优优点点，在在某某些些领领域域得得到到了了实实际际应应用。用。但但是是S2可可使使水水体体中中CODCOD增增加加，而而且且当当水水体体酸酸性性增增加加时时，会会产产生生硫硫化化氢氢气气体体污污染染大大气气，因因此此限限制了它的广泛应用。制了它的广泛应用。硫化物的平衡硫化物的平衡硫硫化化物物沉沉淀淀的的生生成成与与pHpH值值有有较较大大关关系系。金金属属硫硫化物的溶解平衡式为：化物的溶解平衡式为：MS M2+S2M2+KSP/S2以以硫硫化化氢氢为为沉沉淀淀剂剂时时，硫硫化化氢氢分分两两步步电电离离，其其电离方程式如下：电离方程式如下：H

24、2S H+HSHS H+S2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：硫化物的平衡硫化物的平衡在在0.lMPa0.lMPa、2525的条件下，硫化氢在水中的饱的条件下，硫化氢在水中的饱和浓度为和浓度为H2S=0.lmol/LH2S=0.lmol/L（pH6pH6），因此有：），因此有：由上式可以看出，金属离子由上式可以看出，金属离子M2+M2+的浓度和的浓度和pHpH值有关，随值有关，随pHpH值的上升而降低。值的上升而降低。13.4 13.4 碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法碳碳酸酸盐盐沉沉淀淀法法有有三三种种不不同同的的应应用用方方式式，适适用

25、用于于不同的处理对象：不同的处理对象：投投加加难难溶溶碳碳酸酸盐盐（如如碳碳酸酸钙钙），利利用用沉沉淀淀转转化化原原理理，使使水水中中金金属属离离子子（如如Pb2+Pb2+、Cd2+Cd2+、Zn2+Zn2+、Ni2+Ni2+等等）生生成成溶溶解解度度更更小小的的碳碳酸酸盐盐而而沉沉淀析出；淀析出；投投加加可可溶溶性性碳碳酸酸盐盐（如如碳碳酸酸钠钠），使使水水中中金金属属离离子子生生成成难难溶溶碳碳酸酸盐盐而而沉沉淀淀析析出出。这这种种方方式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；投投加加石石灰灰，与与水水中中碳碳酸酸盐盐硬硬度度生生成成难难溶溶的的碳碳酸

26、酸钙钙和和氢氢氧氧化化镁镁而而沉沉淀淀出出。这这种种方方式式可可去去除除水水中的碳酸盐硬度。中的碳酸盐硬度。水的化学软化水的化学软化碳碳酸酸盐盐沉沉淀淀法法可可以以将将碱碱土土金金属属（CaCa、MgMg）和和重重金金属属（MnMn、FeFe、CoCo、CuCu、ZnZn、AgAg、CdCd、PbPb、HgHg、BiBi等）以碳酸盐的形式从废水中沉淀去除。等）以碳酸盐的形式从废水中沉淀去除。水水的的化化学学软软化化就就是是应应用用碳碳酸酸盐盐沉沉淀淀法法来来降降低低水水的的硬硬度度。当当原原水水的的非非碳碳酸酸盐盐硬硬度度较较小小时时，可可接接受石灰软化方法，软化反应如下：受石灰软化方法，软化

27、反应如下：Ca(OH)2Ca(OH)2CO2CaCO3CO2CaCO3H2OH2OCa(OH)2Ca(OH)2Ca(HCO3)22CaCO3Ca(HCO3)22CaCO32H2O2H2OCa(OH)2Ca(OH)2Mg(HCO3)2CaCO3Mg(HCO3)2CaCO3MgCO3MgCO32H2O2H2OCa(OH)2Ca(OH)2MgCO3CaCO3MgCO3CaCO3Mg(OH)2Mg(OH)2石灰石灰-纯碱软化法纯碱软化法l对对于于非非碳碳酸酸盐盐硬硬度度较较高高的的水水，可可接接受受石石灰灰-纯纯碱碱软化法，即同时投加石灰和纯碱。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

28、下：纯碱软化反应如下：lCaSO4CaSO4Na2CO3CaCO3Na2CO3CaCO3Na2SO4Na2SO4lCaCl2CaCl2Na2CO3CaCO3Na2CO3CaCO32NaCl2NaCllMgSO4MgSO4Na2CO3MgCO3Na2CO3MgCO3Na2SO4Na2SO4lMgCl2MgCl2Na2CO3MgCO3Na2CO3MgCO32NaCl2NaCllMgCO3MgCO3Ca(OH)2CaCO3Ca(OH)2CaCO3Mg(OH)2Mg(OH)2lCa(OH)2Ca(OH)2Na2CO3CaCO3Na2CO3CaCO32NaOH2NaOH石灰石灰-纯碱软化法纯碱软化法n石

29、石灰灰-纯纯碱碱软软化化法法可可以以是是冷冷法法、温温热热法法和和热热法法。冷冷法法温温度度为为生生水水温温度度；热热法法温温度度9898；温温热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用用石石灰灰-纯纯碱碱法法时时，加加药药量量必必需需正正确确，Ca(OH)2Ca(OH)2或或 Na2CO3Na2CO3过过 量量 会会 发发 生生 自自 反反 应应 而而 增增 加加 水水 中中NaOHNaOH含含量量。过过量量的的纯纯碱碱本本身身在在蒸蒸汽汽锅锅炉炉中中会会发生如下水解反应：发生如下水解反应：nNa2CO3Na2CO3H2O 2NaOHH2O 2NaOHCO2CO2

30、n水水解解生生成成的的NaOHNaOH可可能能导导致致锅锅炉炉苛苛性性脆脆化化或或碱碱性性腐腐蚀蚀，生生成成的的CO2CO2则则会会导导致致凝凝合合水水管管路路发发生生腐蚀。腐蚀。石灰石灰-石膏软化法石膏软化法l当当原原水水的的碱碱度度大大于于硬硬度度时时，水水中中无无非非碳碳酸酸盐盐硬硬度，而有度，而有NaHCO3NaHCO3存在。存在。l对对于于这这种种水水，接接受受石石灰灰石石膏膏（或或CaCl2CaCl2）软软化化法比较好。法比较好。l其反应如下：其反应如下：l2NaHCO32NaHCO3CaSO4CaSO4Ca(OH)2Ca(OH)2l 2CaCO32CaCO3Na2SO4Na2SO

31、42H2O2H2O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 13.5 13.5 铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法铁铁氧氧体体一一般般是是指指铁铁族族元元素素和和其其它它一一种种或或多多种种金金属属元元素素的的复复合合氧氧化化物物，它它具具有有高高的的导导磁磁率率和和高高的的电电阻率

32、，是一种重要的磁性介质。阻率，是一种重要的磁性介质。铁铁氧氧体体不不溶溶于于酸酸、碱碱、盐盐溶溶液液，也也不不溶溶于于水水。铁铁氧氧体体的的磁磁性性强强弱弱及及其其它它特特性性与与其其化化学学组组成成和和晶晶体体结构有关。结构有关。在在铁铁氧氧体体的的晶晶格格类类型型中中，尖尖晶晶石石型型铁铁氧氧体体最最为为人人们们所所熟熟悉悉，其其化化学学组组成成一一般般可可用用通通式式BOA2O3BOA2O3表表示示，其其中中B B代代表表二二价价金金属属，如如FeFe、MgMg、ZnZn、MnMn、CoCo、NiNi、CuCu等等，A A代代表表三三价价金金属属，如如FeFe、AlAl、CrCr、CoC

33、o、BiBi等等。磁磁铁铁矿矿（其其主主要要成成分分为为Fe3O4Fe3O4）就是一种自然的尖晶石型铁氧体。）就是一种自然的尖晶石型铁氧体。铁氧体沉淀法的原理铁氧体沉淀法的原理向向废废水水中中投投加加铁铁盐盐，通通过过限限制制工工艺艺条条件件，使使废废水水中中的的重重金金属属离离子子与与铁铁盐盐生生成成稳稳定定的的铁铁氧氧体体共共沉沉淀淀物物，然然后后再再接接受受固固液液分分别别的的手手段段使使沉沉淀淀物物与与水水分分别，达到从废水中除去重金属离子的目的。别，达到从废水中除去重金属离子的目的。处处理理含含重重金金属属离离子子废废水水的的铁铁氧氧体体沉沉淀淀法法有有多多种种类类型型，如如中中和和

34、法法、氧氧化化法法、GT-GT-铁铁氧氧体体法法及及常常温温铁铁氧体法等。以中和法为例，其反应机理如下：氧体法等。以中和法为例，其反应机理如下：Fe2+Fe2+2Fe3+2Fe3+8OH8OH Fe(OH)2 Fe(OH)22Fe(OH)32Fe(OH)3 FeOFe2O3FeOFe2O34H2O4H2O上上式式中中的的Fe2+Fe2+泛泛指指二二价价金金属属离离子子，Fe3+Fe3+泛泛指指三三价金属离子，价金属离子，FeOFe2O3FeOFe2O3为铁氧体。为铁氧体。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：工艺过程简洁

35、，处理条件温顺，治理效果好；工艺过程简洁，处理条件温顺，治理效果好；铁铁氧氧体体沉沉渣渣粒粒度度小小，比比表表面面积积大大，可可通通过过吸吸附附、挟挟带带等等作作用用去去除除部部分分有有机机污污染染物物、泥泥沙沙、微微生生物及其它可溶性无机盐；物及其它可溶性无机盐；铁氧体沉渣具有强磁性，可产生磁分别的效果；铁氧体沉渣具有强磁性，可产生磁分别的效果；铁铁氧氧体体沉沉渣渣稳稳定定，不不存存在在二二次次污污染染，并并可可通通过过适适当当处处理理制制成成有有用用材材料料，如如催催化化剂剂、磁磁流流体体、填料等；填料等；能能进进入入铁铁氧氧体体晶晶格格的的重重金金属属离离子子种种类类多多，处处理理废水的

36、适用范围广。废水的适用范围广。铁氧体沉淀法的缺点铁氧体沉淀法的缺点存在的缺点：存在的缺点：13.6 13.6 钡盐体沉淀法钡盐体沉淀法钡钡盐盐沉沉淀淀法法主主要要用用于于处处理理含含Cr6Cr6的的废废水水，接接受受的的沉沉淀淀剂剂有有BaCO3BaCO3、BaCl2BaCl2和和BaSBaS等等，生生成成铬铬酸酸钡钡(BaCO3)(BaCO3)。铬酸钡的溶度积。铬酸钡的溶度积KSP=1.2l010KSP=1.2l010。钡钡盐盐法法处处理理含含铬铬废废水水要要精精确确限限制制pHpH值值，pHpH愈愈低低，BaCrO4BaCrO4溶溶解解度度愈愈大大，对对去去除除铬铬不不利利；而而pHpH值

37、值太太高高，CO2CO2气气体体难难以以析析出出，也也不不利利于于除除铬铬反反应应的的进进行行。接接受受BaCO3BaCO3作作沉沉淀淀剂剂时时，用用硫硫酸酸或或乙乙酸酸调调pHpH至至4.54.55 5，反反应应速速度度快快，除除铬铬效效果果好好，药药剂剂用量少。用量少。一一般般不不用用HClHCl调调pHpH以以防防残残氯氯带带来来不不利利影影响响。接接受受BaCl2BaCl2作作沉沉淀淀剂剂时时，生生成成的的HClHCl会会使使pHpH值值降降低低，此时此时pHpH值应限制得高些（值应限制得高些（6.56.57.57.5）。）。钡盐体沉淀法钡盐体沉淀法n为为了了促促使使沉沉淀淀的的进进行

38、行，常常加加过过量量的的沉沉淀淀剂剂，导导致致出出水水中中含含有有过过量量的的钡钡，因因此此不不能能干干脆脆排排放放，出出水水一一般般要要通通过过一一个个以以石石膏膏碎碎块块为为滤滤料料的的滤滤池池，使使石石膏膏中中的的钙钙离离子子置置换换水水中中的的钡钡离离子子生生成成硫硫酸酸钡沉淀，从而去除过量的钡。钡沉淀，从而去除过量的钡。n钡钡盐盐法法形形成成的的沉沉渣渣中中，主主要要含含铬铬酸酸钡钡，最最好好加加以以回回收收利利用用。方方法法之之一一是是向向泥泥渣渣中中投投加加硝硝酸酸和和硫硫酸酸，投投加加的的比比例例约约为为沉沉渣渣:硝硝酸酸:硫硫酸酸1:0.3:0.081:0.3:0.08。反反

39、应应产产物物有有硫硫酸酸钡钡和和铬铬酸酸，可可分分别回收利用。别回收利用。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）氯化银沉淀法除银含含银银废废水水主主要要来来源源于于镀镀银银和和照照相相工工艺艺，加加氯氯化化物物可以沉淀回收银可以沉淀回收银镀镀槽槽中中的的含含银银量量高高达达131345g/L45g/L，一一般般先先用用电电解解法法回回收收银银，将将银银的的质质量量浓浓度度降降至至100100500mg/L500mg/L，然然后后再再用用氯氯化化物物沉沉淀淀法法，将将银银的的浓浓度度进进一一步步降降至几毫克每升至几毫克每升假假如如在在碱碱性性条条件件下下与与其其

40、它它金金属属氢氢氧氧化化物物共共沉沉，银银浓度可降至浓度可降至0.1mg/L0.1mg/L。银的回收银的回收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：（2 2）氟化物沉淀法）氟化物沉淀法当当废废水水中中含含有有比比较较单单纯纯的的氟氟离离子子时时，通通过过投投加加石石灰灰，调调pHpH值值至至10101212，生生成成CaF2CaF2沉沉淀淀，可可使氟离子浓度降至使氟离子浓度降至101020mg/L20mg/L。若若水水中中还还含含有有其其它它金金属属离离子子，由由于于吸吸附附共共沉沉淀淀作作用用，可可使使氟氟离离子子浓浓度度降降至至8mg/L8mg/L以

41、以下下。假假如如加加石石灰灰的的同同时时加加入入磷磷酸酸盐盐（如如过过磷磷酸酸钙钙、磷磷酸酸氢氢二二钠钠），则则可可与与氟氟离离子子形形成成难难溶溶的的磷磷灰灰石沉淀。石沉淀。当当石石灰灰投投量量为为理理论论量量的的1.31.3倍倍，过过磷磷酸酸钙钙投投量量为为理理论论量量的的2 22.52.5倍倍时时，可可使使氟氟离离子子的的质质量量浓浓度降至度降至2mg/L2mg/L。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

42、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 13.8 13.8 案例应用案例应用（1 1）氢氧化物沉淀）氢氧化物沉淀l氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀法法可可用用于于矿矿山山、铅铅锌锌冶冶炼炼厂厂等等工工业业废废水水的的处处理理。废废水水经经二二级级化化学学沉沉淀淀后后，出水可达到排放标准。出水可达到排放标准。l在在氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀法法中中，最最常常用用的的是是石石灰灰沉沉淀淀法法，该该法法的的优优点点是是:经经济济、简简便便、药药剂剂来来源源广广，因而在处理重金属废水时应用最多。因而在处理重金

43、属废水时应用最多。某矿山废水处理工艺流程某矿山废水处理工艺流程废水石灰乳混合池一级沉淀池混合池二级沉淀铁渣铜渣石灰乳出水（2 2）铁氧体法）铁氧体法铁铁氧氧体体沉沉淀淀法法处处理理含含铬铬废废水水中中主主要要含含铁铁离离子子和和六价铬离子，初始六价铬离子，初始pHpH值为值为3 35 5。废废 水水 由由 调调 整整 池池 进进 入入 反反 应应 槽槽，按按FeSO47H2O:CrO3=16:1FeSO47H2O:CrO3=16:1（质质量量比比）投投加加硫硫酸酸亚铁。亚铁。经经搅搅拌拌使使Cr6+Cr6+与与Fe2+Fe2+进进行行氧氧化化还还原原反反应应，然然后后用用NaOHNaOH调调整整pHpH值值至至7 79 9，产产生生氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀，加加热热至至60608080，空空气气曝曝气气20min20min。当当沉沉淀淀呈呈现现黑黑褐褐色色时时，停停止止曝曝气气。之之后后进进行行固固液液分分别别，废渣送去回收利用，废水经检测排放。废渣送去回收利用，废水经检测排放。铁氧体沉淀法处理含铬废水铁氧体沉淀法处理含铬废水