污水的化学处理化学沉淀法.ppt
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1、关于污水的化学处理化学沉淀法现在学习的是第1页,共45页 化学沉淀法定义化学沉淀法定义 化化学学沉沉淀淀法法是是向向污污水水中中投投加加某某种种化化学学物物质质,使使它它与与污污水水中中的的溶溶解解物物质质发发生生化化学学反反应应,生生成成难难溶溶于于水水的的沉沉淀淀物物,以降低污水中溶解物质的方法。,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。现在学习的是第2页,共45页化学沉淀法的处理对象化学沉淀法的处理对象 (主要针对废水中的阴、阳离子。)(1 1)废废水水中中的的重重金金属属离离子子及及放放射射性性元元素素:如如CrCr3+3+、CdCd3+3+、HgHg2+2+、ZnZn
2、2+2+、NiNi2+2+、CuCu2+2+、PbPb2+2+、FeFe3+3+等。等。(2 2)给水处理中去除钙,镁硬度。)给水处理中去除钙,镁硬度。(3 3)某些非金属元素:如)某些非金属元素:如S S2-2-、F F-、磷等。、磷等。(4)某些有机污染物某些有机污染物现在学习的是第3页,共45页化学沉淀法化学沉淀法工艺过程工艺过程 (1 1)投投加加化化学学沉沉淀淀剂剂,生生成成难难溶溶的的化化学学物物质质,使使污污染染物沉淀析出。物沉淀析出。投药,反应,沉淀析出投药,反应,沉淀析出 (2 2)通通过过凝凝聚聚、沉沉降降、浮浮选选、过过滤滤、离离心心、吸吸附附等等方法,进行方法,进行固液
3、分离固液分离。(3 3)泥渣的处理和回收泥渣的处理和回收利用。利用。现在学习的是第4页,共45页 原原理理根根据据化化学学沉沉淀淀的的必必要要条条件件,一一定定温温度度下下,难难溶溶盐盐MmNn在在饱饱和溶液下,沉淀和溶解反应如下。和溶液下,沉淀和溶解反应如下。m、n分别表示离子分别表示离子Mn+、Nm-的系数。的系数。根据质量作用原理,溶度积常数可表示为根据质量作用原理,溶度积常数可表示为LMmNn 一、基本原理一、基本原理现在学习的是第5页,共45页溶度积常数溶度积常数 KspMmNn=Mn+mNm-n=kMmNn=常数 其中其中 MMn+n+表示金属阳离子摩尔浓度(表示金属阳离子摩尔浓度
4、(mol/Lmol/L)NNm-m-表示阴离子摩尔浓度(表示阴离子摩尔浓度(mol/Lmol/L)难溶盐的溶度积常数均可在难溶盐的溶度积常数均可在化学手册化学手册中查到中查到。现在学习的是第6页,共45页 KspMmNnMmNn=M=Mn+n+m mNNm-m-n n=k=kMMm mN Nn n=常数常数 根据溶度积原理,可以判断溶液中是否有沉淀产生:根据溶度积原理,可以判断溶液中是否有沉淀产生:A A、离子积离子积MMn+n+m mNNm-m-n n KspMmNnMmNn时,时,形成形成MmNnMmNn沉淀。沉淀。可可见见,要要降降低低MMn+n+可可考考虑虑增增大大NNm-m-的的值值
5、,具具有有这这种种作作用用的的化化学学物物质质为为沉淀剂。沉淀剂。现在学习的是第7页,共45页在在饱饱和和溶溶液液中中,可可根根据据溶溶度度积积常常数数计计算算难难溶溶盐盐在在溶溶液中的液中的溶解度溶解度S SMmNnMmNn 由于由于 MMn+n+=m S=m SMmNn MmNn N Nm-m-=nS=nSMmNnMmNn 有有 KspMmNnMmNn=mS=mSMmNnMmNn m mnnMmNnMmNn n n 得得 现在学习的是第8页,共45页分级沉淀:分级沉淀:当当溶溶液液中中有有多多种种离离子子都都能能与与同同一一种种离离子子生生成成沉沉淀淀时时,可通过溶度积原理来可通过溶度积原
6、理来判断生成沉淀的顺序判断生成沉淀的顺序称为称为分级沉淀分级沉淀。如如:溶溶液液中中同同时时存存在在BaBa2+2+、CrOCrO4 42-2-、SOSO4 42-2-,何何种种离离子子首首先发生沉淀析出?先发生沉淀析出?BaBa2+2+SO+SO4 42-2-=BaSO=BaSO4 4 KspBaSO4BaSO4=1.110=1.110-10-10BaBa2+2+CrO+CrO4 42-2-=BaCrO=BaCrO4 4 KspBaCrO4BaCrO4=2.310=2.310-10-10 判判断断分分级级沉沉淀淀的的先先后后,不不要要单单纯纯的的通通过过溶溶度度积积常常数数(或或溶溶解解度度
7、)的的大大小小来来判判定定,要以要以离子浓度乘积与溶度积离子浓度乘积与溶度积KspKsp的关系的关系为指标,看是否满足沉淀的条件。为指标,看是否满足沉淀的条件。现在学习的是第9页,共45页溶度积常数 易溶难溶是相对的易溶难溶是相对的易溶难溶是相对的易溶难溶是相对的,我们可以用较难溶的盐作为沉淀剂去除更难溶的盐中的某一离子我们可以用较难溶的盐作为沉淀剂去除更难溶的盐中的某一离子我们可以用较难溶的盐作为沉淀剂去除更难溶的盐中的某一离子我们可以用较难溶的盐作为沉淀剂去除更难溶的盐中的某一离子;例如,难溶解的CaSO4的Ks=9.110-6,但是BaSO4的Ks=1.110-10,更低,可以用CaSO
8、4作为沉淀剂,沉淀Ba 2+。现在学习的是第10页,共45页 溶度积常数度积常数KspMmNn的影响因素:的影响因素:1)同同名名离离子子效效应应当当沉沉淀淀溶溶解解平平衡衡后后,如如果果向向溶溶液液中中加加入入含含有有某某一一离离子的试剂,则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动子的试剂,则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动 2)盐盐效效应应在在有有强强电电解解质质存存在在状状况况下下,溶溶解解度度随随强强电电解解质质浓浓度度的的增增大大而而增加,反应向溶解方向转移增加,反应向溶解方向转移。3)酸效应酸效应溶液的溶液的PH值可影响沉淀物的溶解度,称为酸效应。值可影响沉淀物的溶解度,称为酸效应。4)络络合合效
9、效应应若若溶溶液液中中存存在在可可能能与与离离子子生生成成可可溶溶性性络络合合物物的的络络合合剂剂,则反应向相反方向进行,沉淀溶解,甚至不发生沉淀。则反应向相反方向进行,沉淀溶解,甚至不发生沉淀。应应用用:如如果果污污水水中中含含有有大大量量的的Mn+离离子子,要要降降低低浓浓度度,可可向向污污水水中中投投入入化化学学物物质质,提提高高污污水水中中Nm-浓浓度度,使使离离子子积积大大于于溶溶度度积积L,结结果果MmNn从污水中沉淀折出,降低从污水中沉淀折出,降低 Mm+浓度。浓度。现在学习的是第11页,共45页二、氢氧化物沉淀法二、氢氧化物沉淀法 金属氢氧化物的溶解与污水的金属氢氧化物的溶解与
10、污水的PH值关系很大。值关系很大。M(OH)n表示金属的氢氧化物,表示金属的氢氧化物,Mm+表示金属离子。表示金属离子。则电离方程式则电离方程式其溶度积为其溶度积为同时水发生电离同时水发生电离 水的离子积为水的离子积为现在学习的是第12页,共45页 代入上式代入上式 将上式取对数将上式取对数 图图 金属氢氧化物的溶解度与金属氢氧化物的溶解度与pH值的关系值的关系将重金属离子的溶解度与将重金属离子的溶解度与PH值关值关系绘成曲线,从曲线中可以得到,重金系绘成曲线,从曲线中可以得到,重金属离子的浓度值。属离子的浓度值。现在学习的是第13页,共45页 注意:注意:采采用用氢氢氧氧化化法法处处理理污污
11、水水,PH值值是是一一个个重重要要因因素素,处处理理污污水水中中的的 Fe2+离离子子时时,PH值值大大于于9则则可可完完全全沉沉淀淀,而而处处理理污污水水中中Al3离子时,离子时,PH值严格为值严格为 5.5,否则,否则AL(OH)3沉淀物又会溶解。沉淀物又会溶解。现在学习的是第14页,共45页氢氧化物沉淀法的影响因素opHo沉淀剂种类o沉淀方式现在学习的是第15页,共45页氢氧化物沉淀法 应用实例o o (1)如用氢氧化物沉淀法处理含镉废水,一般)如用氢氧化物沉淀法处理含镉废水,一般pH值应为值应为9.512.5。当。当pH=8时,残留浓度为时,残留浓度为1mg/L;当;当pH值值升至升至
12、10或或11时,残留浓度分别降至时,残留浓度分别降至0.1和和0.00075mg/L;如果采用砂滤或铁盐、铝盐凝聚沉降,则可;如果采用砂滤或铁盐、铝盐凝聚沉降,则可改进出水水质。改进出水水质。o (2)对于含铜废水()对于含铜废水(11000mg/L)的处理,)的处理,pH值值为为9.010.3最好。若采用铁盐共沉淀,效果尤佳,残留浓度最好。若采用铁盐共沉淀,效果尤佳,残留浓度为为0.150.17mg/L。o (3)不宜采用石灰处理焦磷酸铜废水,主要原因是)不宜采用石灰处理焦磷酸铜废水,主要原因是pH值要求高(达值要求高(达12),形成大量焦磷钙沉渣,使沉淀中铜含量低,),形成大量焦磷钙沉渣,
13、使沉淀中铜含量低,回收价值小。回收价值小。o (4)对于某含镍)对于某含镍100mg/L的废水,投加石灰的废水,投加石灰250mg/L,pH达达9.9,出水含镍可降至,出水含镍可降至1.5 omg/L。现在学习的是第16页,共45页现在学习的是第17页,共45页三、三、铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法1 1铁氧体(铁氧体(FerriteFerrite)概述)概述 o物理性质物理性质-是指一类具有一定晶体结构的复合氧化物,它具是指一类具有一定晶体结构的复合氧化物,它具有高的导磁率和高的电阻率(其电阻率比铜大有高的导磁率和高的电阻率(其电阻率比铜大1010131310101414倍),倍),是一种重要的磁
14、性介质。铁氧体不溶于酸、碱、盐溶液,也不溶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。于水。现在学习的是第18页,共45页铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法o铁氧体的组成铁氧体的组成-尖晶石型铁氧体化学组成尖晶石型铁氧体化学组成BOABOA2 2O O3 3。B-B-二价金属,如二价金属,如FeFe、MgMg、ZnZn、MnMn、CoCo、NiNi、CaCa等;等;-三价金属,如三价金属,如FeFe、AlAl、CrCr、MnMn、V V、CoCo等。等。磁铁矿(其主要成分为磁铁矿(其主要成分为FeFe3 3O O4 4或或FeOFeFeOFe2 2O O3 3)就是一种天然的尖晶石型)
15、就是一种天然的尖晶石型铁氧体。铁氧体。现在学习的是第19页,共45页2.2.铁氧体沉淀法定义铁氧体沉淀法定义 废水中各种废水中各种金属离子金属离子形成不溶性的形成不溶性的铁氧体晶粒铁氧体晶粒而沉淀析出的方而沉淀析出的方法叫做铁氧体沉淀法。法叫做铁氧体沉淀法。3 3 铁氧体沉淀法的工艺流程铁氧体沉淀法的工艺流程(1)配料反应配料反应(2)加碱共沉淀加碱共沉淀(3)充氧加热充氧加热,转化沉淀转化沉淀(4)固液分离固液分离(5)沉渣处理沉渣处理现在学习的是第20页,共45页(1)(1)配料反应配料反应 为了形成铁氧体,通常要有足量的为了形成铁氧体,通常要有足量的FeFe2+2+和和FeFe+。通常要
16、额外补加。通常要额外补加硫酸亚铁和氯花亚铁等。硫酸亚铁和氯花亚铁等。o投加二价铁离子的作用有三:投加二价铁离子的作用有三:o1)1)补充补充FeFe2+2+;o2)2)通过氧化,补充通过氧化,补充FeFe3+3+;o3)3)如废水中有六价铬,则如废水中有六价铬,则FeFe2+2+能将其还原为能将其还原为CrCr3+3+,作为形成铁氧体,作为形成铁氧体的原料之一;同时,的原料之一;同时,FeFe2+2+被六价铬氧化成被六价铬氧化成FeFe3+3+,可作为三价金属,可作为三价金属离子的一部分加以利用。离子的一部分加以利用。(2)(2)加碱共沉淀加碱共沉淀 根据金属离子不同,用氢氧化钠调整根据金属离
17、子不同,用氢氧化钠调整pHpH值至值至8 89 9。在常温及缺。在常温及缺氧条件下,金属离子以氧条件下,金属离子以M(OH)M(OH)2 2及及M(OH)M(OH)3 3的胶体形式同时沉淀出来,的胶体形式同时沉淀出来,如如Cr(OH)Cr(OH)3 3、Fe(OH)Fe(OH)3 3、Fe(OH)Fe(OH)2 2和和Zn(OH)Zn(OH)2 2等。等。o沉淀呈墨绿色沉淀呈墨绿色,金属离子已基本沉淀完全。金属离子已基本沉淀完全。o调整调整pHpH值时不可采用石灰,原因是它的溶解度小和杂质多,未溶解值时不可采用石灰,原因是它的溶解度小和杂质多,未溶解的颗粒及杂志混入沉淀中,会影响铁氧体的质量。
18、的颗粒及杂志混入沉淀中,会影响铁氧体的质量。现在学习的是第21页,共45页(3)(3)充氧加热充氧加热,转化沉淀转化沉淀 调整二价和三价金属离子的比例,通常向废水中通入空气,使部调整二价和三价金属离子的比例,通常向废水中通入空气,使部分分Fe()Fe()转化为转化为Fe()Fe()。此外,加热可促使反应进行、氢氧。此外,加热可促使反应进行、氢氧化物化物 。o胶体破坏和脱水分解,使之逐渐转化为铁氧体:胶体破坏和脱水分解,使之逐渐转化为铁氧体:o Fe(OH)Fe(OH)3 3FeOOHFeOOH十十H H2 2O O o FeOOH+Fe(OH)FeOOH+Fe(OH)2 2FeOOHFe(OH
19、)FeOOHFe(OH)2 2 o FeOOHFe(OH)FeOOHFe(OH)2 2+FeOOH+FeOOHFeOFeFeOFe2 2O O3 3+2H+2H2 2O O o废水中其它金属氢氧化物的反应大致相同,二价金属离子占据部分废水中其它金属氢氧化物的反应大致相同,二价金属离子占据部分Fe()Fe()的位置,三价金属离子占据部分的位置,三价金属离子占据部分Fe()Fe()的位置,的位置,从而从而使其它金属离子均匀地混杂到铁氧体晶格中去,形成特性各异使其它金属离子均匀地混杂到铁氧体晶格中去,形成特性各异的铁氧体。的铁氧体。o例如,例如,CrCr2+2+离子存在时形成铬铁氧体离子存在时形成铬
20、铁氧体FeO(FeFeO(Fex x+xCr+xCr1x1x)O)O3 3。现在学习的是第22页,共45页o注意注意:加热温度要注意控制,加热温度要注意控制,温度过高,氧化反应过快,会使温度过高,氧化反应过快,会使Fe()Fe()不足而不足而Fe()Fe()过量。过量。反应温度6080C,时间20min,比较合适。o加热充氧的方式有二:加热充氧的方式有二:(1)(1)一种是对全部废水加热充氧一种是对全部废水加热充氧;(2)(2)另一种是先充氧,然后将组成调整好了的氢氧化物沉淀分另一种是先充氧,然后将组成调整好了的氢氧化物沉淀分离出来,再对沉淀物加热。离出来,再对沉淀物加热。现在学习的是第23页
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