第六章化学沉淀Chemical Precipitation第一节化学沉淀基本知识1、化学沉淀法定义 (P301)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。
2、化学沉淀法的处理对象(主要针对废水中的阴、阳离子。
)（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-、磷等。
（4）某些有机污染物3、沉淀的条件①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M n N n（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L MnNn：M m N n == mM n+ + nN m-溶度积常数L MmNn=[M n+]m•[N m-]n溶度积常数L MmNn=[M n+]m•[N m-]n=k•[M m N n]=常数其中 [M n+]—表示金属阳离子摩尔浓度（mol/L）[N m-]—表示阴离子摩尔浓度（mol/L）难溶盐的溶度积常数均可在化学手册中查到。
见书P302表16-1，给出的溶度积简表。
L MmNn=[M n+]m•[N m-]n=k•[M m N n]=常数根据溶度积原理，可以判断溶液中是否有沉淀产生：A 、离子积[M n+]m•[N m-]n < L MmNn时，溶液未饱和，全溶，无沉淀。
B 、离子积[M n+]m•[N m-]n = L MmNn时，溶液正好饱和，无沉淀。
C 、离子积[M n+]m•[N m-]n > L MmNn时，形成MmNn沉淀。
可见，要降低[M n+]可考虑增大[N m-]的值，具有这种作用的化学物质为沉淀剂。
②在饱和溶液中，可根据溶度积常数计算难溶盐在溶液中的溶解度S MmNn由于 [M n+]= m S MmNn[N m-]=nS MmNn有 L MmNn=[mS MmNn]m•[nＳMmNn]n得③分级沉淀：当溶液中有多种离子都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。
如：溶液中同时存在Ba2+、CrO42-、SO42-,何种离子首先发生沉淀析出？Ba2+ + SO42- == BaSO4↓ L BaSO4 = 1.1×10-10Ba2+ + CrO42- == BaCrO4↓ L BaCrO4= 2.3×10-10判断分级沉淀的先后，不要单纯的通过溶度积常数（或溶解度）的大小来判定，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。
第二节常用的化学沉淀方法1、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。
投药，反应，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。
2、常用的化学沉淀方法①氢氧化物沉淀法②硫化物沉淀法③碳酸盐沉淀法④卤化物沉淀法⑤还原沉淀法3 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。
（1）设单纯生成氢氧化物M(OH)n，M(OH)n == M n+ + n OH-有：L M(OH)n = [M n+]•[OH]n沉淀与否主要取决因素为pH 。
对金属离子Mn+来说，是否生成难溶的氢氧化物沉淀，取决于溶液中OH－离子浓度，即pH值。
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。
可供选用沉淀剂：NaOH、石灰、Na2CO3、 NaHCO3等。
最经济的化学药剂是石灰，适用于不准备回收重金属的低浓度废水处理。
例题：已知[Fe3+]= 0.01mol/L，要使有Fe(OH)3沉淀析出，pH应多大？（Fe(OH)3的L Fe(OH)3=3.8×10-38。
）解：据溶度积原理，要是某一金属离子（M n+）生成氢氧化物沉淀，则需要满足： [M n+]•[OH-]n >L M(OH)n即 [Fe3+]•[OH-]3 > 3.8×10-38 注意单位换算有 pOH <11.8 即 pH > 2.2 ，即：要使0.01mol/L的Fe3+析出Fe(OH)3沉淀，溶液pH应大于2.2。
（２）不仅生成氢氧化物沉淀，还生成各种可溶性的羟基络合物．？？？如何确定pＨ值？？根据络合物的逐级稳定常数和沉淀物的Ｋsp，确定与沉淀平衡共存的各种可溶络合物浓度与pＨ的关系．←思考：生成可溶性络合物对于沉淀来说是好还是不好？？？←当废水中存在ＣＮ－，ＮＨ３．ＣＬ－，Ｓ２－等配位体时，能与重金属离子形成可溶性络合物，增大金属氢氧化物的溶解度，对沉淀法不利，要预处理除去．（3）氢氧化物沉淀法的应用←常用沉淀剂为石灰(优点,缺点)应用:←处理含锌废水←含镉废水←含铜废水←含镍废水← 4 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。
←硫化物沉淀法能用于处理大多数含重金属的废水。
（溶度积均很小）← L HgS =4×10―53← L CuS =8×10―37← L PbS =3.2×10―28← L CdS =1.6×10―28←采用硫化物作沉淀剂可使废水中的金属得到更完全地去除。
←特点：（1）分步沉淀:①各种金属硫化物的溶度积相差悬殊，②溶液中S2-离子浓度受H+浓度的制约，可以通过控制酸度，用硫化物沉淀法把溶液中不同金属离子分步沉淀而分离回收。
对于同一类型的难溶电解质，当离子浓度相同时，可直接由K sp的大小判断沉淀次序，K sp小的先沉淀；若溶液中离子浓度不同，或沉淀类型不同时，不能直接由K sp 的大小判断，需根据溶度积规则由计算判断。
➢处理对象: 重金属离子。
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：Na2S、NaHS、K2S、H2S 等。
←根据沉淀转化原理，难镕硫化物MnS、FeS等亦可作为处理药剂。
←例：←（1）对于无机汞← 2Hg+ + S2-→Hg2S↓→HgS +Hg 适宜pH 8-10← Hg2+ + S2-→HgS↓←（2）对于有机汞化合物，经氯化处理后，也可用硫化钠除汞。
←←注意：用硫化物沉淀法处理含汞废水时，S2-量不能过量太多，因过量S2-与HgS生成HgS22-络离子而溶解，影响汞的去除。
←注意事项← (1)S 2－离子能与金属离子形成络阴离子，从而使金属硫化物的溶解度增大，不利于重金属的沉淀去除，因此必须控制沉淀剂S2－离子的浓度不要过量太多.← (2)其它配位体如X-(卤离子)；CN-、SCN-，应通过预处理除去。
应用(一)硫化物沉淀法除汞(Ⅱ)← 1.原理---硫化汞Ksp很小，所以硫化物沉淀法的除汞率高.← 2.处理对象---无机汞。
对于有机汞，必须先用氧化剂(如氯)将其氧化成无机汞，再去除。
← 3.影响因素:硫的浓度;(加FeSO4作用)pH;其他配位离子(二)其他应用处理含铜废水;含镉废水.←硫化物沉淀法的特点优点:去除率高、可分步沉淀、泥渣中金属品位高、适应pH值范围大等 .缺点: ①沉淀剂来源受限，硫化物沉淀法处理费用较高。
②生成的难溶盐的颗粒粒径很小，固液分离困难，常需投加混凝剂。
③此法的应用不太广泛，有时作为氢氧化物沉淀法的补充法。
④使水体中COD增加;当水体酸性增加时，可产生硫化氢气体污染大气。
4、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。
此法可去除或回收Mn2+、Zn2+、Pb2+、Cu2+Ca2+、Mg2+(水软化)，沉淀剂：Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3、CaCO3等。
←应用方式不同的处理对象，碳酸盐沉淀法有三种不同的应用方式：←(1)投加难溶碳酸盐(如碳酸钙)，利用沉淀转化原理，使废水中重金属离子(如Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+等离子)生成溶解度更小的碳酸盐而沉淀析出；←(2)投加可溶性碳酸盐(如碳酸钠)，使水中金属离子生成难溶碳酸盐而沉淀析出；←(3)投加石灰，与造成水中碳酸盐硬度的Ca(HC03)2和Mg(HCO3)2，生成难溶的碳酸钙和氢氧化镁而沉淀析出。
← 5 卤化物沉淀法←如利用AgCl沉淀回收银：← Ag++ Cl- = AgCl↓ (Ksp = 1.56×10-10)←利用CaF2沉淀去除F-：← Ca2+ +2F-=CaF2↓ (Ksp= 4×10-11)（1）氯化物沉淀法除银①原理:氯化银Ksp＝1.8×10-10,故可处理和回收废水中的银。
②处理方法:含银废水主要来源于镀银和照相工艺。
●单纯含银时:先电解法回收银，将银浓度降低;再用氯化物沉淀法，将银浓度降至lmg／L左右。
●多种金属离子共存:调pH值至碱性，同时投加氯化物，则其它金属形成氢氧化物沉淀，唯独银离子形成氯化银沉淀，二者共沉淀。
用酸洗沉渣，将金属氢氧化物沉淀溶出，仪剩下氯化银沉淀。
●废水中含有氰，它和银离子形成[Ag(CN)2]-络离子: 一般先氯化法氧化氰，放出的氯离子又可以与银离于生成沉淀。
（2）氟化物沉淀法1.处理对象:氟离子---氟化钙沉淀2.处理方法:✓单纯氟离子:投加石灰，调pH值至10～12，生成CaF2沉淀.✓其它金属离子(如Mg2+、Fe3+、A13+等)共存:加石灰后，除形成CaF2沉淀外，还形成金属氢氧化物沉淀。
由于后者的吸附共沉作用，可使含氟浓度降至8mg／L以下。
6 还原沉淀法例如：制革行业含铬废水的处理，六价铬必须先还原成三价铬，然后再用石灰沉淀。
这种方法称为还原沉淀法。
此法已广泛应用于含铬废水的处理，经济上合算，去除效率高(98-99%)，同时处理水可以回用。
操作步骤：① pH调整：将含铬废水用硫酸将pH调至2-3，在此pH值下Cr6+可以有效地被还原为Cr3+；也可以应用从其它厂排放出的酸性废水混合，以减少处理费用。
②还原处理②还原处理含铬废水处理常用的还原剂有：硫酸亚铁、焦亚硫酸钠、硫化钠，也可用工业废气中的SO2作还原剂。
还原效率与pH、反应时间及还原剂的性质有关。