化学沉淀法

Ph.D.Dissertation10/14/2020化学沉淀法的应用研究专业：环境科学姓名：李爽日期：2012年3月15日Ph.D.Dissertation10/14/2020化学沉淀法简介化学沉淀法：向废水中投加某些化学药剂（沉淀剂），使它与废水中溶解态的污染物发生直接的化学反应，生成难溶于水的沉淀物而使污染物，然后进行固液分离，从而除去水中污染物的一种处理方法。Ph.D.Dissertation10/14/2020（1）废水中的重金属离子及放射性元素：如Cr3+、Cd3+、Hg2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Pb2+Fe3+等。（2）给水处理中去除钙，镁硬度。（3）某些非金属元素：如S2-、F-等。Ph.D.Dissertation10/14/2020本质：难溶电解质的沉淀析出过程。影响因素：溶质本身特性、温度、盐效应、沉淀颗粒大小、晶型。提高沉淀效率措施：过量投药、防止络合、沉淀转化、分布沉淀。Ph.D.Dissertation10/14/2020投药剂的注意事项(1)增加沉淀剂的使用量，可以提高废水中离子的去除率，但沉淀剂的用量也不宜加得过多，否则会导致相反的作用，一般不要超过理论用量的20%～50%。(2)当用于不同的处理目标时，所需的投药和反应装置也不相同。有些药剂可以干式投加，而另一些则需要先将药剂溶解并稀释成一定浓度，然后按比例投加。(3)有些废水或药剂有腐蚀性，采用的投药和反应装置要充分考虑满足防腐要求。Ph.D.Dissertation10/14/2020技术方法比较成熟、易于操作。不足：这就决定了化学法处理后会存在大量的二次污染，如大量废渣的产生，而这些废渣的处理目前尚无较好的处理处置方法，所以对其在工程上的应用和以后的可持续发展都存在巨大的负面作用。Ph.D.Dissertation10/14/2020溶度积水中难溶盐服从溶度积原则，即在一定条件下，在含有难溶盐MnNn（固体）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LMnNn：MmNn==mMn++nNm-溶度积常数LMmNn=[Mn+]m•[Nm-]n]N[M][N][M电离常数KnmnmmnPh.D.Dissertation10/14/2020化学沉淀法工艺过程（1）投加化学沉淀剂，生成难溶的化学物质，使污染物沉淀析出。（2）通过凝聚、沉降、浮选、过滤、离心、吸附等方法，进行固液分离。（3）泥渣的处理和回收利用。常用的化学沉淀方法Ph.D.Dissertation10/14/2020工艺过程投入化学试剂沉淀物析出固液分离泥渣的回收处理（凝聚、沉降、浮上、过滤、离心）Ph.D.Dissertation10/14/2020氢氧化物沉淀法：氢氧化物沉淀法是基于重金属离子在一定的pH条件下，生成难溶于水的氢氧化物沉淀而得到分离。工业废水中的许多金属离子可以生成氢氧化物沉淀而得以去除。氢氧化物：M(OH)n==Mn++OH-LM(OH)n=[Mn+]•[OH]nPh.D.Dissertation10/14/2020由上式可知：a金属离子浓度相同时，溶度积小的开始沉淀析出的pH越低。b同一金属离子，浓度越大，开始沉淀析出的pH越低。。][lg114lg14]lg[10]][[:)()(14_nnOHMnOHMnMLnpHLnpHnMOHHKw得：同时水的离子积Ph.D.Dissertation10/14/2020影响金属氢氧化物溶度积因素PH值：溶度积越小,析出的PH值越低。不同离子共存时，根据生成氢氧化物沉淀最佳PH值不同，分步沉淀。如：锌镉废水。可溶性的络合物两性氢氧化物Ph.D.Dissertation10/14/2020可供选用沉淀剂：NaOH、石灰、Na2CO3、NaHCO3等。石灰沉淀法的研究：1、去除范围广，（重金属、砷、氟、磷）。2、药剂来源广、价格低、操作方便。缺点：易堵塞管道、泥渣体积大、脱水难Ph.D.Dissertation10/14/2020优缺点技术成熟、投资少、成本低、适应性强管理方便、自动化程度高。不足：1、重金属离子二次污染2、金属络合物的生成3、调整PH值4、硫酸根废水中产生大量硫酸钙Ph.D.Dissertation10/14/2020氢氧化物处理废水后的固液分离，完全依赖于沉淀的重力作用，其最终沉降速度，取决于沉淀的形状、粒径、密度、以及废水的浓度和孰度。（斜板沉淀池）如何改善絮凝、混凝沉降效果成为氢氧化物沉淀法的一个究方向。另外，石灰以石灰粉形式或是分段加入可提高固液分离效率。Ph.D.Dissertation10/14/2020处理残渣的方法部分沉淀渣泥返回处理流程等。（葫芦岛Zn厂废水）固化沉淀渣，如制砖、水泥等。充填。（干尾砂制浆）湿法处理沉淀渣以回收有用金属。（铜镍）Ph.D.Dissertation10/14/2020硫化物沉淀法向废液中加入硫化氢、硫酸铵或碱金属的硫化物，与处理物质反应生成难溶硫化物沉淀，已达到分离净化的目的。原理：溶液的pH大于硫化物沉淀平衡pH,金属硫化物沉淀将析出。pH低时会生成硫化氢气体，控制溶液的pH，可以选择性地沉淀析出溶度积较小的金属硫化物。硫化物沉淀法能用于处理大多数含重金属的废水。Ph.D.Dissertation10/14/2020优缺点(l)可以选择性地回收废水中的金属，生产金属硫化物产品，收益可以抵消水处理成本。(2)处理后的出水可以循环使用或者达标排。(3)和石灰处理法结合使用，硫化物沉淀法可以减少石灰的用量及硫酸钙渣的产生，同时可减少伴随石灰产生的二氧化碳排放量。(4)硫化物沉淀法回收重金属的成木随浓度变化较小，和同样规模的石灰处理系统相比，投资成木较低。缺点：硫化氢生成，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。（汞的去除、PH8-9）Ph.D.Dissertation10/14/2020碳酸盐沉淀法金属离子碳酸盐的溶度积很小，对于高浓度的重金属废水，可投加碳酸盐进行回收。Ph.D.Dissertation10/14/2020铁氧体法是指向废水中投加铁盐通过控制工艺条件，使废水中的重金属离子在铁氧体的包裹、夹带作用下进入铁氧体的晶格中形成复合铁氧体，然后再采用固液分离的手段，一次脱除多种重金属离子的方法，铁氧体工艺按产物生成过程不同可分为中和法和氧化法两种。中和法是先将Fe2+和铁盐溶液混合，在一定条件下用碱中和直接形成尖晶石型铁氧体。氧化法是将Fe2+和其他可溶性重金属离子溶液混合，在一定条件下(主要是调节pH)用曝气(或其他方法)部分氧化Fe2+而形成尖晶石型铁氧体。Ph.D.Dissertation10/14/2020工艺过程：1、加亚铁盐（充足的离子）2、调整PH值3、充氧加热4、固液分离5、沉渣处理Ph.D.Dissertation10/14/2020优缺点1、出水水质好，去除离子范围广2、设备简单，操作方便3、沉渣易分离4、铁氧体性质稳定5、硫酸亚铁投量大，对水适应性强。不足：不能单独回收有用金属，处理成本高，硫酸盐含量高。Ph.D.Dissertation10/14/2020结束语化学沉淀法是一种传统的水处理方法，具有技术成熟、投资少、处理成木低、自动化程度高等诸多优点，在国内外得到广泛应用。目前，如何既满足废水处理的需要，又实现废水中重金属回收和处理出水资源化的技术，是化学沉淀法处理含重金属废水研究的一个重要方向。由于含重金属废水产生的过程不同，废水中重金属离子存在的状态与价态各异，对于不同的含重金属废水，应采取不同的废水处理工艺或工艺组合，以强化废水处理的效果。Ph.D.Dissertation10/14/2020