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化學(xué)沉淀有哪些?
一、適用場(chǎng)合
(1)適合于處理廢水中的重金屬離子(Hg、Pb、Zn、Ni、Cr、Cu)及某些非金屬(As、F、S、B)
(2)用于水質(zhì)軟化，去除堿土金屑(如Ca和Mg)鹽和二氧化硅。
(3)廢水除磷。
二、基本原理
化學(xué)沉淀法是指向水投加某種化學(xué)藥劑，使之與水中的某些溶解物質(zhì)發(fā)生直接的化學(xué)反應(yīng)，形成難溶的固體物(沉淀物)，然后進(jìn)行固液分離，從而除去水中污染物的一種處理方法。物質(zhì)在水中的溶解度主要取決于物質(zhì)和溶劑的本性，也與溫度、鹽效應(yīng)、晶體結(jié)構(gòu)和大小等有關(guān)。習(xí)慣上把溶解度大于1/100g的物質(zhì)稱為可溶物，小于0.1/100g的稱為難溶物，介于兩者之間的，稱為微溶物。利用化學(xué)沉淀法處理水所形成的化合物都是難溶物。
水處理中常用的化學(xué)沉淀法有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體沉淀法和其他化學(xué)沉淀法。常用的沉淀劑是石灰，其他如氫氧化鈉、碳酸鈉、硫化氫、碳酸鋇等也有應(yīng)用。
化學(xué)沉淀法的工藝流程和設(shè)備與混凝法相類似，主要步驟包括：①化學(xué)沉淀劑的配制與投加；②沉淀劑原水混合反應(yīng)；⑤固液分離，設(shè)備有沉淀池、氣浮池等；④泥渣處理與利用。
（一）氫氧化物沉淀法
水中金屬離子很容易生成各種氫氧化物，其中包括氫氧化物沉淀及各種羥基絡(luò)合物。
用氫氧化物沉淀法去除金屬離子時(shí)，沉淀劑為各種堿性物料，常用石灰、碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石、白云石、電石渣等。可根據(jù)金屬離子的種類、廢水性質(zhì)、PH值、處理水量等因素來選用。石灰沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、藥劑來源廣，因而應(yīng)用多，但石灰品質(zhì)不穩(wěn)定，消化系統(tǒng)勞動(dòng)條件差，管道易結(jié)垢（CaSO4、CaF2）與腐蝕，沉渣量大且多為膠體狀態(tài)，含水率高達(dá)95％~98％，極難脫水。當(dāng)處理水量小時(shí)；采用氫氧化鈉可以減少沉渣量。用碳酸鈉生成的碳酸鹽沉渣比氫氧化物沉渣易脫水。
（二）硫化物沉淀法
金屬硫化物比氫氧化物的溶度積更小，所以在水處理中也用生成硫化物的方法除去金屬離子。通常采用的沉淀劑有H2S、Na2S、NaHS、CaS2、(NH4)2S、MnS、FeS等。有H2S惡臭，又是一種無色劇毒氣體，因此使用時(shí)必須注意安全。
采用硫化物沉淀法處理重金屬?gòu)U水，去除率高，可分步沉淀，泥渣中金屬品位高．便于回收利用，適用pH值范圍大。但過量S2-造成二次污染；當(dāng)pH值降低時(shí)，可產(chǎn)生H2S。有時(shí)金屬硫化物的顆粒很?。蛛x因難，此時(shí)可投加適量絮凝劑(如聚丙烯酰胺)進(jìn)行共沉。
（三）碳酸鹽沉淀法
碳酸鹽沉淀法有3種不同的應(yīng)用方式，適用于不同的處理對(duì)象：①投加難溶碳酸鹽(如碳酸鈣)，利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，使水中金屬離子(如Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+等)生成溶解度更小的酸酸鹽而析出沉淀。②投加可溶性硝酸鹽(如碳酸鈉)，使水中金屬離子生成難溶碳酸鹽而沉淀析出。這種方式可去除水中的重金屬離子和非碳酸鹽硬度。③投加石灰，與水中碳酸鹽硬度生成難溶的碳酸鈣和氫氧化鎂而沉淀析出。這種方式可去除水中的碳酸鹽硬度。
（四）鋇鹽沉淀法
鋇鹽沉淀法僅限于含Cr6+廢水處理，采用的沉淀劑有BaCO3、BaCl2和BaS等，生成鉻酸鋇（BaCrO4）。
鋇鹽法處理含持廢水要準(zhǔn)確控制pH值。鉻酸鋇的溶解度與pH值有關(guān)，pH值愈低，溶解度愈大，對(duì)去除鉻不利，而pH值太高，CO2氣體難于析出，也不利于除鉻反應(yīng)進(jìn)行。采用BaCO3作沉淀劑時(shí)，用硫酸或乙酸調(diào)pH值為4.5~5.0，反應(yīng)速度快，除鉻效果好，藥利用量少，而不用HCl，防止殘氯影響。采用BaCl2作沉淀劑，生成的HCl會(huì)使pH值降低，pH值應(yīng)控制高些(6.5~7.5)。
為了促進(jìn)沉淀，沉淀劑常加過量，而出水中含過量的鋇，也不能排放，一般通過一個(gè)以石膏碎塊為濾料的濾池，使石膏的鈣離于置換水中的鋇離子生成硫酸鋇沉淀。
鋇鹽法形成的沉渣中，主要含鉻酸鋇，好回收利用?？上蚰嘣型都酉跛岷土蛩?，反應(yīng)產(chǎn)物有硫酸鋇和鉻酸，鉻酸的比例約為沉渣:硝酸:硫酸＝1:0.3:0.08。
（五）鹵化物沉淀法
(1)氯化銀沉淀法除銀 含銀廢水土要來源于鍍銀和照相工藝，加氯化物可以沉淀回收銀。氰化銀鍍槽中的含銀濃度高達(dá)13~45g/L，一般先用電解法回收銀，將銀濃度降至100~500mg/L，然后再用氯化物沉淀法，將銀濃度進(jìn)一步降至幾mg/L，如果在堿性條件下與其他金屬氫氧化物共沉，銀濃度可降至0.1mg/L。當(dāng)出水中氯離子濃度為0.5mg/L時(shí)，理論計(jì)算的銀離子大濃度為1.35mg/L。氯濃度越高，銀濃度越低。但氯離子過量太多時(shí)，會(huì)生成AgCl2-絡(luò)離子，使沉淀又重新溶解。
廢水中含有多種金屬離子時(shí)，調(diào)pH值至堿性．同時(shí)加氯化物，則其他金屬離子形成氫氧化物沉淀，銀形成氯化銀沉淀。用酸洗沉渣，將氫氧化物沉淀溶出，僅剩下氯化銀，實(shí)現(xiàn)分離和回收銀。鍍銀廢水中常含氰，一般先加氯氧化氰，放出的氯離子又可以與銀生成沉淀。據(jù)報(bào)道，當(dāng)銀和氰重量相等時(shí)，投氯量為3.5mg/mg（CN-），氯化10min后，調(diào)pH至6.5，氰*氧化，再加氯化鐵，以石灰調(diào)pH至8，沉淀分離后出水銀由初的0.7~40mg/L降至幾乎為0。
(2)氟化物沉淀法 當(dāng)廢水中含有比較單純的氟離子時(shí)，投加石灰．調(diào)pH值至10~12，生成CaF2沉淀，可使氟濃度降至10~20mg/L。若水中還含有其他金屬離子，由于吸附共沉淀作用，可使氟濃度降至8mg/L以下。如果加石灰的同時(shí)，加入磷酸鹽(如過磷酸鈣、磷酸氫二鈉)，則與氟形成難溶的磷灰石沉淀。當(dāng)石灰投量為理論量的1.3倍，過磷酸鈣投量為理論量的2~2.5倍時(shí)，可使氟濃度降至2mg/L。
（六）鐵氧體沉淀法
廢水中各種金屬離子形成不溶性的鐵氧體晶粒而沉淀的方法稱為鐵氧體沉淀法。鐵氧體是指一類具有一定晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，它不溶于水，也不溶于酸、堿、鹽溶液，具有高的導(dǎo)磁率和高的電阻率(其電阻比銅大1013~1014倍)，是一種重要的磁性介質(zhì)。
鐵氧體沉淀法具有以下優(yōu)點(diǎn)：①能一次脫除廢水中的多種金屬離子，出水能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；②設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；③硫酸亞鐵的投量范圍大，對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)；④沉渣易分離、易處置(回收利用或貯存)。
缺點(diǎn)是：①不能單獨(dú)回收有用金屬；②需要消耗相當(dāng)多的硫酸亞鐵；一定數(shù)量的氫氧化鈉及熱能，處理成本較高；③出水硫酸鹽濃度高。用鐵氧體沉淀法處理廢水的工藝流程見圖4-9。
（七）磷酸鹽沉淀法
含可溶性磷酸鹽的廢水可以通過加入鐵鹽或鉛鹽生成不溶性的磷酸鹽沉淀除去，加入鐵鹽除去磷酸鹽時(shí)會(huì)伴隨如下過程發(fā)生：①鐵的磷酸鹽[Fe(PO4)x(OH)3-x]沉淀；②在部分膠體狀的氧化鐵或氫氧化物表面上磷酸鹽被吸附。③多核氫氧化鐵(Ⅲ)懸浮體的凝聚作用，生成不溶于水的金屬聚合物。
利用加入FeCl3•6H2O、FeCl3+Ca(OH)2、AlCl3•6H2O和Al2(SO4)3•18H2O來處理含磷酸鹽廢水已經(jīng)進(jìn)行了研究并用于實(shí)際的生產(chǎn)。
圖4-9 鐵氧體沉淀法處理含鉻廢水
1-反應(yīng)槽；2-清洗槽；3-泵；4-清水池；5-調(diào)節(jié)池；6-廢渣池；7-離心脫水；8-烘干
沉淀劑的加入量根據(jù)亞磷酸的總量來調(diào)整．即以亞磷酸對(duì)鐵或?qū)︿X的化學(xué)比為基礎(chǔ)。如果加入的FeCl3或AlCl3水合物的化學(xué)計(jì)量比為1.5，則可去除90％以上的磷酸鹽，加入2倍化學(xué)計(jì)量的Al2(SO4)3•18H2O也可以得到同樣的結(jié)果。利用FeCl3•6H2O +Ca(OH)2組成的混合沉淀劑，用0.8倍化學(xué)計(jì)量的鐵與100mg/LCa(OH)2，可將廢水中的磷酸鹽去除90％以上，此種沉淀法的沉淀物可用作肥料。
pH對(duì)沉淀劑有影響，當(dāng)用鐵鹽來沉淀正磷酸鹽時(shí)，好的反應(yīng)pH值是5；當(dāng)用鋁鹽作沉淀劑時(shí)，pH為6；而用石灰時(shí)，pH在10以上。這些pH也與相應(yīng)的純磷酸鹽的小溶解度一致。
也可以采用其他一些鹽作沉淀劑。工業(yè)上采用連續(xù)沉淀工藝，可使廢水中殘留磷酸鹽達(dá)到4ug/L。