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1、第第8 8章章 化学沉淀化学沉淀Chemical Precipitation1、化学沉淀法定义、化学沉淀法定义 化学沉淀法是向污水中投加某种化学物质，使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。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。主要针对废水中的阴、阳离子。 第一节第一节 化学沉淀基本知识化学沉淀基本知识2、处理对象、处理对象 (1) 废水中的重金属离子及放射性元素：如废水中的重金属离子及放射性元素：如Cr3+、Cd3+、Hg2+、Zn

2、2+、Ni2+、Cu2+、Pb2+、Fe3+等。等。 (2) 给水处理中去除钙，镁硬度。给水处理中去除钙，镁硬度。 (3) 某些非金属元素：如某些非金属元素：如S2-、F-等。等。 第一节第一节 化学沉淀基本知识化学沉淀基本知识3、沉淀的条件、沉淀的条件 (1) 难溶盐溶度积难溶盐溶度积 在一定条件下，在含有难溶盐在一定条件下，在含有难溶盐MnNn（固体）（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，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，记为称为溶度积常数，记为LMnNn。 第一节第一节 化学沉淀基本知识化学沉淀基本知识 MmNn = mM n+ + nNm- 溶度积常

3、数溶度积常数: LMmNn=Mn+mNm-n 式中：式中：Mn+表示金属阳离子摩尔浓度，（表示金属阳离子摩尔浓度，（mol/L）；）； Nm-表示阴离子摩尔浓度（表示阴离子摩尔浓度（mol/L）。 第一节第一节 化学沉淀基本知识化学沉淀基本知识 根据溶度积原理判断溶液中是否有沉淀根据溶度积原理判断溶液中是否有沉淀产生：产生： A 、离子积、离子积Mn+mNm-n LMmNn时，时， 形成形成MmNn沉淀。沉淀。 第一节第一节 化学沉淀基本知识化学沉淀基本知识 根据以上原理，可用它来去除废水中的根据以上原理，可用它来去除废水中的金属离子金属离子Mn+。为了去除废水中的。为了去除废水中的Mn+离子

4、，离子，向向其中投加具有其中投加具有Nm -离子的某种化合物，离子的某种化合物，使得使得Mn+mNm-n LMmNn，形成，形成MmNn沉淀，从而沉淀，从而降低废水中的降低废水中的Mn+离子。具有这种作用的化学物离子。具有这种作用的化学物质为质为沉淀剂沉淀剂。 第一节第一节 化学沉淀基本知识化学沉淀基本知识 (2) 溶解度与溶度积常数的关系溶解度与溶度积常数的关系 难溶盐在溶液中的难溶盐在溶液中的溶解度用溶解度用 S(或或S SMmNnMmNn) )表表示，是沉淀溶解平衡时某物质的体积摩尔浓示，是沉淀溶解平衡时某物质的体积摩尔浓度，即度，即 Sc饱和，单位是饱和，单位是moldm3。MmNn

5、= mM n+ + nNm- mS nS 第一节第一节 化学沉淀基本知识化学沉淀基本知识 由由 LMmNn=Mn+mNm-n 有有 LMmNn =(mS)m(nS)n = mmnnSm+nnmnmNMNMnmLSnmnm 第一节第一节 化学沉淀基本知识化学沉淀基本知识 (3) 分级沉淀分级沉淀 当溶液中有多种离子能与同一种离子生成沉淀时，当溶液中有多种离子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。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：溶液中同时存在如：溶液中同时存在Ba2+、CrO42-、SO42-,何种离子何种离子首先发生沉淀析出？首先发生

6、沉淀析出？ Ba2+ + SO42- = BaSO4 LBaSO4 = 1.110-10 Ba2+ + CrO42- = BaCrO4 LBaCrO4= 2.310-10 判断分级沉淀的先后，要以离子浓度乘积与溶度积判断分级沉淀的先后，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。的关系为指标，看是否满足沉淀的条件。 第一节第一节 化学沉淀基本知识化学沉淀基本知识1 1、化学沉淀法的工艺流程、化学沉淀法的工艺流程 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法混混 合合分分 离离排水排水排水排水沉淀剂沉淀剂处理与利用处理与利用2 2、常用的化学沉淀方法、常用的化学沉淀方法 氢氧化物

7、沉淀法氢氧化物沉淀法 硫化物沉淀法硫化物沉淀法 碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法 卤化物沉淀法卤化物沉淀法 还原沉淀法还原沉淀法 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法 氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 氢氧化物沉淀法在一定的氢氧化物沉淀法在一定的pH条件下，重金属条件下，重金属离子生成难溶于水的氢氧化物沉淀而得到分离。离子生成难溶于水的氢氧化物沉淀而得到分离。 设氢氧化物设氢氧化物M(OH)n， M(OH)n = Mn+ + n OH 有：有：LM(OH)n = Mn+OH-n 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法14_10:OHHKw同时水的离子积 a a 金属离子浓度相同时，溶度积小的开始

8、金属离子浓度相同时，溶度积小的开始沉淀析出的沉淀析出的pHpH越低。越低。 b b 同一金属离子，浓度越大，开始沉淀析同一金属离子，浓度越大，开始沉淀析出的出的pHpH越低。越低。 沉淀剂沉淀剂：NaOHNaOH、 石灰、石灰、NaNa2 2COCO3 3、 NaHCONaHCO3 3等。等。lg114lg14lg10:)()(14_nnOHMnOHMnMLnpHLnpHnMOHHKw得：同时水的离子积 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法例题例题： 已知已知Fe3+= 0.01mol/L，要使有，要使有Fe(OH)3沉淀析出，沉淀析出，pH应多大？应多大？ （Fe(OH)3的的LFe(

9、OH)3=3.810-38。）。） 解：据溶度积原理，要是某一金属离子（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：生成氢氧化物沉淀，则需要满足： Mn+OH-n LM(OH)n 即即 Fe3+OH-3 3.810-38 有有 pOH 2.2 ， 即：要使即：要使0.01mol/L的的Fe3+析出析出Fe(OH)3沉淀，沉淀，溶液溶液pH应大于应大于2.2。 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法 硫化物沉淀法硫化物沉淀法 向废水中加入硫化氢、硫化钠或硫化钾等向废水中加入硫化氢、硫化钠或硫化钾等沉淀剂，与待处理物质反应生成难溶硫化物沉淀。沉淀剂，与待处理物质反

10、应生成难溶硫化物沉淀。 硫化物沉淀法能用于处理大多数含重金属硫化物沉淀法能用于处理大多数含重金属的废水。的废水。 LHgS =41053 LCuS =81037 LPbS =3.21028 LCdS =1.61028 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法 根据溶度积大小，硫化物沉淀析出的顺序是：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：常用的沉淀剂： Na2S、NaHS、K2S、H2S 等。等。 缺点：生成的难溶盐的颗粒粒径很小，分离困缺

11、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。难，可投加混凝剂进行共沉。 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法例：例： (1) 对于无机汞对于无机汞 2Hg+ + S2- Hg2S HgS +Hg 适宜适宜pH 8-10 Hg2+ + S2- HgS （2）对于有机汞化合物，经氯化处理后，也可用）对于有机汞化合物，经氯化处理后，也可用硫化钠除汞。硫化钠除汞。 注意：用硫化物沉淀法处理含汞废水时，注意：用硫化物沉淀法处理含汞废水时，S2-量不量不能过量太多，因过量能过量太多，因过量S2-与与HgS生成生成HgS22-络离子而络离子而溶解，影响汞的去除。溶解，影响汞的去除。

12、 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法 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。重金属废水，可投加碳酸盐进行回收。 此法可去除或回收此法可去除或回收Mn2+、Zn2+、Pb2+、Cu2+、 Ca2+、Mg2+(水软化水软化)。 沉淀剂：沉淀剂：Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3、CaCO3等等。 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法卤化物沉淀法卤化物沉淀法 利用利用AgCl沉淀沉淀回收银回收银： Ag+ Cl- = AgCl (Ksp = 1.5610-10) 利用利用CaF2

13、沉淀沉淀去除去除F-： Ca2+ +2F-=CaF2 (Ksp= 410-11) 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法 还原沉淀法还原沉淀法 制革行业含铬废水的处理，六价铬须制革行业含铬废水的处理，六价铬须先还原成三价铬，然后再用石灰沉淀。去先还原成三价铬，然后再用石灰沉淀。去除效率高除效率高(98-99%)。 a、 pH调整：调整： 将含铬废水用硫酸将将含铬废水用硫酸将pH调至调至2-3，在，在此此pH值下值下Cr6+可以有效地被还原为可以有效地被还原为Cr3+。 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法 b、还原处理、还原处理 含铬废水处理常用的还原剂有：硫酸亚含铬废水处理常用的还

14、原剂有：硫酸亚铁、焦亚硫酸钠、硫化钠，也可用工业废铁、焦亚硫酸钠、硫化钠，也可用工业废气中的气中的SO2作还原剂。作还原剂。 还原效率与还原效率与pH、反应时间及还原剂的性、反应时间及还原剂的性质有关。质有关。 Cr6+ + Fe2+ + H+ Cr3+ + Fe3+ Cr6+ + SO2 + H+ Cr3+ + SO42- 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法c、沉淀分离、沉淀分离 可加入石灰或其它碱。可加入石灰或其它碱。 Cr3+ + OH- Cr(OH)3 其它除六价铬方法：其它除六价铬方法： 根据根据BaCrO4和和BaCO3溶度积大小的不同，溶度积大小的不同，也可采用也可采用B

15、aCO3法除六价铬：法除六价铬：BaCO3+K2Cr2O7=2BaCrO4+K2CO3+ CO2 第二节第二节 常用化学沉淀法常用化学沉淀法其他沉淀过程其他沉淀过程 有机试剂沉淀有机试剂沉淀 有机试剂沉淀主要利用有机试剂和废水中的有机试剂沉淀主要利用有机试剂和废水中的无机或有机污染物发生反应，形成沉淀从而分离无机或有机污染物发生反应，形成沉淀从而分离。如：含酚的有机废水，可用甲醛沉淀剂将苯酚。如：含酚的有机废水，可用甲醛沉淀剂将苯酚缩合成酚醛树脂沉淀析出。缩合成酚醛树脂沉淀析出。 该过程去除污染物的效果好，但试剂往往价该过程去除污染物的效果好，但试剂往往价格昂贵，同时为避免二次污染，有机试剂的

16、用量格昂贵，同时为避免二次污染，有机试剂的用量必须较为准确的计算。必须较为准确的计算。 磷酸铵镁沉淀（鸟粪石沉淀）磷酸铵镁沉淀（鸟粪石沉淀） 磷酸铵镁化学沉淀过程去除废水中的氨氮具磷酸铵镁化学沉淀过程去除废水中的氨氮具有处理效果好、工艺简单等优点；可用于无法应有处理效果好、工艺简单等优点；可用于无法应用生物法处理的强毒性废水中的氨氮的去除。用生物法处理的强毒性废水中的氨氮的去除。 Mg2+ + NH4+ + PO43- + 6H2O MgNH4PO46H2O习题：习题： 用氢氧化物沉淀法处理含镉废水，若使镉用氢氧化物沉淀法处理含镉废水，若使镉达到排放标准达到排放标准0.1mg/L，出水，出水pH值最低应为多值最低应为多少？少？ （25时，时，Cd(OH)3的溶度积为的溶度积为2.210-14）