第二章 化学沉淀VIP免费

第二章化学沉淀法（Chemicalprecipitationforimprovedplantperformance-removalofheavymetalsandinorganicsalts）环境学院田晴本节提示课程主要内容掌握化学沉淀原理以及沉淀剂理论投加量的计算pH对沉淀效果的影响。熟悉电镀废水的化学沉淀处理工艺。难点pH对不同沉淀剂处理效果的影响，不同金属离子的最佳沉淀pH的确定。定义向废水中加入某些化学药剂，使之与废水中某些溶解性的物质发生化学反应，生成难溶性化合物，然后通过固液分离如沉淀、气浮、过滤等手段分离的方法。处理对象给水处理中硬水软化，除钙盐，镁盐，废水的化学除磷或处理含重金属离子的工业废水,以及溶解性的无机物，如氟，砷离子。阳离子：As,Ba,Cd,Cu,Hg,Ni,Se,Zn大部分可采用OH-S2-沉淀去除阴离子：Cr2O42-,PO43-，F－[Mn+]m[Nm-]nKsp：溶液为饱和溶液,沉淀从溶液中析出；沉淀完成后，溶液中残余离子浓度仍保持[An+]m[Bm-]n＝Ksp平衡关系nmmnSPmnnmNMKnNmMNM][][KSP溶度积：二、原理•利用化学沉淀法所形成的化合物都是难溶物三、类型：1.氢氧化物沉淀法：氢氧化物沉淀法常采用的沉淀剂有：氢氧化钠，石灰。用氢氧化物法沉淀水中的重金属离子，会同时生成氢氧化物沉淀与各种形式的羟基络合物，产生条件与pH有关，pH是一个重要的操作条件。Ksp=[Mn+][OH-]n[Mn+]=Ksp/[OH-]n且：[OH-]＝Kw/[H+][Mn+]＝Ksp/[Kw/[H+]]n两边同取负对数得：-lg[Mn+]＝-lgKsp+nlgKw-nlg[H+]-lg[Mn+]＝-lgKsp–14n+npH=npH+pKsp–14n如：金属以如：金属以Mn+Mn+表示，其氢氧化物的表示，其氢氧化物的溶解平衡为：溶解平衡为：M(OH)nMn++nOH-[Mn+]相同时，Ksp，析出氢氧化物沉淀的pH；同一金属离子，[Mn+]，析出氢氧化物沉淀的pH;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金属离子溶解度与金属离子溶解度与pHpH的关系的关系不同金属离子，浓度相同时，Ksp越小，析出沉淀的pH越低同种金属，浓度不同时，浓度越大，析出沉淀时的pH越低。根据式（1），可以计算出某一pH值时，溶液中金属离子的饱和溶解度，同时，也可计算出，预使某种离子的残余溶解度降至某值时，沉淀所需的pH.pHpH越高，溶液中残存的金属离子浓度越低越高，溶液中残存的金属离子浓度越低;;然而然而，，许多金属离子和氢氧根离子不仅可以生成许多金属离子和氢氧根离子不仅可以生成氢氧化物沉淀，而且可以形成各种可溶的羟基络氢氧化物沉淀，而且可以形成各种可溶的羟基络合物，形成的种类与合物，形成的种类与pHpH有关，有关，如如::ZnZn22＋＋,Pb,Pb22＋＋,Cr,Cr33＋＋,Sn,Sn22＋＋,Al,Al33＋＋，，CuCu22＋＋，，FeFe22＋＋，，FeFe33＋＋氢氧化物沉淀都具有两性，既能溶于氢氧化物沉淀都具有两性，既能溶于酸，又能溶于碱。酸，又能溶于碱。Zn2++2OH-Zn(OH)2Zn(OH)2H2ZnO2H2ZnO2+2OH-ZnO22-+2H2O在pH=9时，它几乎全部以Zn(OH)2的形式存在，Zn(OH)2的溶解度随pH的升高而降低，pH>10.2时，生成的Zn(OH)2又同碱作用形成ZnO22-，溶解度随pH的升高而增大。以以ZnZn2+2+为例：为例：PH=9Zn几乎全部以Zn(OH)2形式沉淀PH>11Zn(OH)2+OH-Zn(OH)42-或ZnO22-2.硫化物沉淀法硫化物沉淀法常采用的沉淀剂有硫化氢、硫化钠、硫化钾。常采用硫化物分步，（共沉淀法），或混凝沉淀法。采用金属硫化物时，溶解平衡式为MS[Ｍ2＋]＋[S2-][M2＋]=Ksp/[S2-]以H2S为沉淀剂时，分两步电离H2SH++HS-HS-H++S2-K1=[H+][HS-]/[H2S]=9.1×10－8K2=[H+][S2-]/[HS-]=1.2×10－15K1K2=[H+]2[S2-]/[H2S]＝1.1×10－22[S2-]=1.1×10－22[H2S]/[H+]2例：例：1atm,25℃1atm,25℃下，饱和下，饱和[H[H22S]S]为为0.1M0.1M，，[[ＭＭ22＋＋]=Ksp/[S]=Ksp/[S2-2-]]=Ksp[H=Ksp[H++]]22/1.1×10/1.1×10－－2222[H[H22S]S]=K...