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废水的化学沉淀处理法

[拼音]:feishui de huaxue chendian chulifa

[外文]:wastewater treatment by chemical precipitation process

向废水中投加可溶性化学药剂,使之与废水中呈离子状态的无机污染物起化学反应,生成不溶于或难溶于水的化合物,沉淀析出,从而使废水得到净化的方法。

化学沉淀法是一种传统的水处理方法,广泛用于水质处理中的软化过程,也常用于工业废水处理,去除重金属及氰化物等。

用化学沉淀法处理废水的前提是:污染物在反应中能生成难溶于水的沉淀物。沉淀物形成的唯一条件是它在水中溶解的离子积大于溶度积。以MmNn表示沉淀物盐,那末,它在溶液中的反应为:MmNn�@mMn++nNm-。根据化学反应的质量作用定律,在一定温度下溶盐的溶度积常数Ksp是固定的:Ksp=[Mn+]m・[Nm-]n。只要离子积[Mn+]m[Nm-]n大于 Ksp, MmNn就会从废水中沉淀析出。如废水中的 Mn+离子浓度太高,只要向废水中投加某种含有Nm-离子的化学药剂,提高Nm-离子浓度,使离子积[Mn+]m[Nm-]n>Ksp,Mm、Nn就会从废水中以沉淀析出,从而使Mn+离子浓度下降。投入废水中的化学药剂称沉淀剂。常用的沉淀剂有石灰、硫化物和钡盐等。根据沉淀剂的不同,化学沉淀法可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法和钡盐沉淀法等。

氢氧化物沉淀法

也称中和沉淀法,是从废水中除去重金属有效而经济的方法。废水中的金属离子Mn+加碱后的反应是:

M(OH)n的溶度积为,因为水的溶度积Kw=[OH][H+]=10-14(水温25℃),则废水中金属离子与pH值有如下关系:

[Mn+]是与氢氧化物沉淀共存的饱和溶液中的金属离子浓度,即在某一pH值条件下溶液中金属离子的最大浓度,也就是在这一条件下金属氢氧化物的溶解度。一些金属离子的-lg[Mn+]值与pH值的关系如图1。

可见,在一定的范围以内,pH值越高,废水中剩余的金属越少。但是对锌(Zn)、铅(Pb)、铬(Cr)、锡(Sn)、铝(Al)等两性元素,pH值过高会形成络合物而使沉淀物发生再溶解。如Zn2+在pH值为9时几乎全部沉淀,但pH值大于 11则生成可溶性Zn(OH)�{络离子或锌酸根离子(ZnO�a)。因此,要严格控制溶液的pH值。如果废水中含有氰、铵、氯、溴、碘等离子,这些元素就能与重金属形成络合物而影响氢氧化物的生成。

废水中有多种金属离子共存时,就会引起共沉现象,共沉所要求的pH值比单独沉淀所要求的低。如含镉(Cd)1毫克/升的溶液,pH值在11以上时Cd2+仍不沉淀。而如果同有10毫克/升或50毫克/升三价的铁(Fe3+)共存,pH值只要达到8或7以上,Cd2+便能接近完全沉淀。

氢氧化物沉淀法分一次通过式反应和晶种循环反应,前者沉淀物不回流,后者可以使部分沉淀物回流作为晶核以促进沉淀物形成并改善沉淀物处理状况。这种方法所用的沉淀剂有碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙,有时也用氢氧化钠。

硫化物沉淀法

金属硫化物的溶度积一般比金属氢氧化物的溶度积小得多。如氢氧化镉和氢氧化汞的溶度积分别为2.2×10-14和4.8×10-26,而硫化镉和硫化汞的溶度积则分别为7.9×10-27和4×10-53。因此,这种方法能更有效地处理含金属的废水,特别是对于经过氢氧化物沉淀法处理后仍不能达到排放标准的含汞、含镉的废水。此法所用的沉淀剂主要是硫化氢和硫化钠等。硫化钠过量,易于产生可溶性金属络离子;pH值太高,可能生成氢氧化物。

硫化物沉淀法去除重金属效率高,沉淀物体积小,而且便于处理和回收金属。但以硫化钠作沉淀剂价格昂贵;采用硫化氢作沉淀剂则容易从废水中逸出,反应后剩余的S2-还需要处理。

钡盐沉淀法

电镀含铬废水常用钡盐沉淀法处理。沉淀剂用碳酸钡、氯化钡等。钡盐沉淀法可以将电镀含铬有毒废水净化到能回用的程度;但沉渣量多,有毒,处理困难。

化学沉淀法一般有投药、混合、反应、沉淀等过程。其工艺流程见图2。

由于废水成分复杂,化学沉淀法往往难于使废水达到排放或回用的要求,因而应与其他处理方法联合使用。

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文章名称:《废水的化学沉淀处理法》
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