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化学沉淀有哪些?

点击次数:117  发布时间:2020-07-07

一、适用场合

(1)适合于处理废水中的重金属离子(Hg、Pb、Zn、Ni、Cr、Cu)及某些非金属(As、F、S、B)

(2)用于水质软化,去除碱土金屑(如Ca和Mg)盐和二氧化硅。

(3)废水除磷。

二、基本原理    

    化学沉淀法是指向水投加某种化学药剂,使之与水中的某些溶解物质发生直接的化学反应,形成难溶的固体物(沉淀物),然后进行固液分离,从而除去水中污染物的一种处理方法。物质在水中的溶解度主要取决于物质和溶剂的本性,也与温度、盐效应、晶体结构和大小等有关。习惯上把溶解度大于1/100g的物质称为可溶物,小于0.1/100g的称为难溶物,介于两者之间的,称为微溶物。利用化学沉淀法处理水所形成的化合物都是难溶物。

水处理中常用的化学沉淀法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法和其他化学沉淀法。常用的沉淀剂是石灰,其他如氢氧化钠、碳酸钠、硫化氢、碳酸钡等也有应用。

化学沉淀法的工艺流程和设备与混凝法相类似,主要步骤包括:①化学沉淀剂的配制与投加;②沉淀剂原水混合反应;⑤固液分离,设备有沉淀池、气浮池等;④泥渣处理与利用。

(一)氢氧化物沉淀法

水中金属离子很容易生成各种氢氧化物,其中包括氢氧化物沉淀及各种羟基络合物。

用氢氧化物沉淀法去除金属离子时,沉淀剂为各种碱性物料,常用石灰、碳酸钠、氢氧化钠、石灰石、白云石、电石渣等。可根据金属离子的种类、废水性质、PH值、处理水量等因素来选用。石灰沉淀法的优点是经济、简便、药剂来源广,因而应用最多,但石灰品质不稳定,消化系统劳动条件差,管道易结垢(CaSO4、CaF2)与腐蚀,沉渣量大且多为胶体状态,含水率高达95%~98%,极难脱水。当处理水量小时;采用氢氧化钠可以减少沉渣量。用碳酸钠生成的碳酸盐沉渣比氢氧化物沉渣易脱水。

(二)硫化物沉淀法

金属硫化物比氢氧化物的溶度积更小,所以在水处理中也用生成硫化物的方法除去金属离子。通常采用的沉淀剂有H2S、Na2S、NaHS、CaS2、(NH4)2S、MnS、FeS等。有H2S恶臭,又是一种无色剧毒气体,因此使用时必须注意安全。

采用硫化物沉淀法处理重金属废水,去除率高,可分步沉淀,泥渣中金属品位高.便于回收利用,适用pH值范围大。但过量S2-造成二次污染;当pH值降低时,可产生H2S。有时金属硫化物的颗粒很小.分离因难,此时可投加适量絮凝剂(如聚丙烯酰胺)进行共沉。

(三)碳酸盐沉淀法

碳酸盐沉淀法有3种不同的应用方式,适用于不同的处理对象:投加难溶碳酸盐(如碳酸钙),利用沉淀转化原理,使水中金属离子(如Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+等)生成溶解度更小的酸酸盐而析出沉淀。投加可溶性硝酸盐(如碳酸钠),使水中金属离子生成难溶碳酸盐而沉淀析出。这种方式可去除水中的重金属离子和非碳酸盐硬度。③投加石灰,与水中碳酸盐硬度生成难溶的碳酸钙和氢氧化镁而沉淀析出。这种方式可去除水中的碳酸盐硬度。

(四)钡盐沉淀法

钡盐沉淀法仅限于含Cr6+废水处理,采用的沉淀剂有BaCO3、BaCl2和BaS等,生成铬酸钡(BaCrO4)。

钡盐法处理含持废水要准确控制pH值。铬酸钡的溶解度与pH值有关,pH值愈低,溶解度愈大,对去除铬不利,而pH值太高,CO2气体难于析出,也不利于除铬反应进行。采用BaCO3作沉淀剂时,用硫酸或乙酸调pH值为4.5~5.0,反应速度快,除铬效果好,药利用量少,而不用HCl,防止残氯影响。采用BaCl2作沉淀剂,生成的HCl会使pH值降低,pH值应控制高些(6.5~7.5)。

为了促进沉淀,沉淀剂常加过量,而出水中含过量的钡,也不能排放,一般通过一个以石膏碎块为滤料的滤池,使石膏的钙离于置换水中的钡离子生成硫酸钡沉淀。

钡盐法形成的沉渣中,主要含铬酸钡,好回收利用。可向泥渣中投加硝酸和硫酸,反应产物有硫酸钡和铬酸,铬酸的比例约为沉渣:硝酸:硫酸=1:0.3:0.08。

(五)卤化物沉淀法

(1)氯化银沉淀法除银  含银废水土要来源于镀银和照相工艺,加氯化物可以沉淀回收银。氰化银镀槽中的含银浓度高达13~45g/L,一般先用电解法回收银,将银浓度降至100~500mg/L,然后再用氯化物沉淀法,将银浓度进一步降至几mg/L,如果在碱性条件下与其他金属氢氧化物共沉,银浓度可降至0.1mg/L。当出水中氯离子浓度为0.5mg/L时,理论计算的银离子最大浓度为1.35mg/L。氯浓度越高,银浓度越低。但氯离子过量太多时,会生成AgCl2-络离子,使沉淀又重新溶解。

废水中含有多种金属离子时,调pH值至碱性.同时加氯化物,则其他金属离子形成氢氧化物沉淀,银形成氯化银沉淀。用酸洗沉渣,将氢氧化物沉淀溶出,仅剩下氯化银,实现分离和回收银。镀银废水中常含氰,一般先加氯氧化氰,放出的氯离子又可以与银生成沉淀。据报道,当银和氰重量相等时,投氯量为3.5mg/mg(CN-),氯化10min后,调pH至6.5,氰完全氧化,再加氯化铁,以石灰调pH至8,沉淀分离后出水银由最初的0.7~40mg/L降至几乎为0。

(2)氟化物沉淀法  当废水中含有比较单纯的氟离子时,投加石灰.调pH值至10~12,生成CaF2沉淀,可使氟浓度降至10~20mg/L。若水中还含有其他金属离子,由于吸附共沉淀作用,可使氟浓度降至8mg/L以下。如果加石灰的同时,加入磷酸盐(如过磷酸钙、磷酸氢二钠),则与氟形成难溶的磷灰石沉淀。当石灰投量为理论量的1.3倍,过磷酸钙投量为理论量的2~2.5倍时,可使氟浓度降至2mg/L。

(六)铁氧体沉淀法

废水中各种金属离子形成不溶性的铁氧体晶粒而沉淀的方法称为铁氧体沉淀法。铁氧体是指一类具有一定晶体结构的复合氧化物,它不溶于水,也不溶于酸、碱、盐溶液,具有高的导磁率和高的电阻率(其电阻比铜大1013~1014倍),是一种重要的磁性介质。

铁氧体沉淀法具有以下优点:①能一次脱除废水中的多种金属离子,出水能达到排放标准;②设备简单,操作方便;③硫酸亚铁的投量范围大,对水质的适应性强;沉渣易分离、易处置(回收利用或贮存)。

缺点是:①不能单独回收有用金属;需要消耗相当多的硫酸亚铁;一定数量的氢氧化钠及热能,处理成本较高;出水硫酸盐浓度高。用铁氧体沉淀法处理废水的工艺流程见图4-9。

(七)磷酸盐沉淀法

含可溶性磷酸盐的废水可以通过加入铁盐或铅盐生成不溶性的磷酸盐沉淀除去,加入铁盐除去磷酸盐时会伴随如下过程发生:①铁的磷酸盐[Fe(PO4)x(OH)3-x]沉淀;②在部分胶体状的氧化铁或氢氧化物表面上磷酸盐被吸附。多核氢氧化铁()悬浮体的凝聚作用,生成不溶于水的金属聚合物。

利用加入FeCl36H2O、FeCl3+Ca(OH)2、AlCl36H2O和Al2(SO4)318H2O来处理含磷酸盐废水已经进行了研究并用于实际的生产。

 

 

 

 

图4-9  铁氧体沉淀法处理含铬废水

1-反应槽;2-清洗槽;3-泵;4-清水池;5-调节池;6-废渣池;7-离心脱水;8-烘干

 

沉淀剂的加入量根据亚磷酸的总量来调整.即以亚磷酸对铁或对铝的化学比为基础。如果加入的FeCl3或AlCl3水合物的化学计量比为1.5,则可去除90%以上的磷酸盐,加入2倍化学计量的Al2(SO4)318H2O也可以得到同样的结果。利用FeCl36H2O +Ca(OH)2组成的混合沉淀剂,用0.8倍化学计量的铁与100mg/LCa(OH)2,可将废水中的磷酸盐去除90%以上,此种沉淀法的沉淀物可用作肥料。

pH对沉淀剂有影响,当用铁盐来沉淀正磷酸盐时,好的反应pH值是5;当用铝盐作沉淀剂时,pH为6;而用石灰时,pH在10以上。这些pH也与相应的纯磷酸盐的最小溶解度一致。

也可以采用其他一些盐作沉淀剂。工业上采用连续沉淀工艺,可使废水中残留磷酸盐达到4ug/L。

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