资源与环境化学 第三章 第三部分(水污染控制).ppt

2、氧化还原法 废水中具有还原性的金属离子如Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)等可以通过氧化法消除其危害，而另一些重金属离子如Hg(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ag(Ⅰ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)等都可通过还原法去除。 常用氧化剂：为空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉等；常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠、水合肼及铁屑等。 （1）Cr(Ⅵ)的去除 废水中的六价铬在酸性水体中以Cr2O72-的形式存在，在碱性条件下以CrO42-的形态出现，对生物的毒性极大，用亚硫酸氢钠、二氧化硫、硫酸亚铁可将其还原为毒性极低的三价铬。还原反应在pH3~4的酸性溶液中进行。在这一pH条件下氧化还原进行得最完全，投药量也最省。还原产物Cr3+可通过加碱到已处理的溶液中并使pH升至7.5~9以氢氧化铬沉淀除去。 在较低pH值条件下用活性炭吸附处理含Cr(Ⅵ)废水的方法实际上仍是一种还原法： 2H2Cr2O7 + 3C + 6H2SO4 → 2Cr2(SO4)3 + 3CO2↑+ 8H2O （2）Hg(Ⅱ)的去除 常用的还原剂为比汞活泼的金属（铁屑、锌粉、铝粉、铜屑等）、硼氢化钠、醛类、联胺等。废水中的有机汞通常先用氧化剂将其破坏，使之转化为无机汞后，再用金属置换除掉 。 金属还原除Hg(Ⅱ)时将含汞废水通过金属屑滤床，或与金属粉末混合反应，置换出金属汞。 置换反应速度与接触面积、温度、pH等因素有关。通常将金属破碎成2-4mm的碎屑并用汽油或酸去掉金属表面的油污或锈蚀层。反应温度提高，能加快反应的进行，但温度太高，会有汞蒸气逸出，故反应一般在20~80℃范围内进行。 采用铁屑过滤时，pH值在6-9之间较好，耗铁量最省。 采用锌粒还原时，pH值最好控制在9~11之间，用铜屑还原时，pH值在1-10之间均可。 硼氢化钠在pH9~11碱性条件下，可将Hg(Ⅱ)还原为金属汞： 2Hg2+ + BH4- + 4OH- → 2Hg↓+ 2H2↑ + B(OH)4- 工艺： NaBH4一般配成12%的碱性溶液，与废水一起加入到混合反应器反应。将还原的氢气和汞蒸气通入洗气器，用稀硝酸洗涤以除去汞蒸气，硝酸洗液返回原废水池再进行除汞处理。脱气泥浆中的汞粒（粒径约10?m）可用水力旋流器分离，汞的回收率为80%-90%。残留于溢流水中的汞，用孔径为5 ?m的微孔滤器截留去除，出水中残汞量低于0.01 mg/L，回收的汞可用真空蒸馏法净化。 3、电解法 电解处理是利用电极与废水中有害物质发生电化学作用而消除其毒性的方法，属电化学过程。废水进行电解反应时，废水中的有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应，生成新物质，它们沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体从水中逸出，从而降低了废水中有毒物质的浓度。 如用电解法对Cr(VI)的处理。 （三）含磷、氮废水的化学处理 1、磷的去除 从化学上讲，去除磷酸盐最常用的是沉淀法，即将可溶性钙盐、铁盐、铝盐投加到污水中与磷酸盐反应生产难溶性的磷酸钙、磷酸铁或磷酸铝沉淀物。 常用的金属盐主要包括氯化钙、硫酸铝、铝酸钠、三氯化铁、二氯化铁、硫酸亚铁等。金属盐的投加量取决于进水中各种磷化合物的浓度及出水排放要求。 石灰是最常用的脱磷沉淀剂。它的优点是价格低，易于再生 表 磷酸盐的化学沉淀剂及其产物 沉淀剂 产物 Ca(OH)2 Ca(OH)2 + NaF Al2(SO4)3 FeCl3 MgSO4 Ca5OH(PO4)3 （羟基磷灰石） Ca5F(PO4)3 （氟磷灰石） AlPO4 FePO4 MgNH4PO4 利用好氧处理，当曝气池中溶解氧和pH值都很高， 可有效去除污泥中的磷，可达60%-90%。WHY？ 2、氮的去除 城市生活污水中的氮通常以有机态氮或氨的形式存在。如果将这些氮全部转化为氨直接去除，比较经济。 活性污泥法除氮就是利用空气将氨从水中吹脱。为此，必须将NH4+—N转化为挥发性的NH3，这就需要一个比NH4+离子pKa高的pH条件，实际上，加入石灰可使pH升至大约11.5，污水中的氨即可在气提塔中，通过空气的逆流吹脱而除去。 空气吹脱法可除去污水中90%的氨，但也存在许多问题。如在北方冬天气温很低时，塔中水结冰就是一个主要问题。石灰及其反应产物通常溶解度较小，处理时容易在塔的表面形成一层有害的沉淀物。另外，从水中气提出的氨可以完全降落在集水区，然后被直接冲洗到水体中。为了克服这些问题，已设计出先进的水处理厂。 （四）废水中溶解性有机物的处理 从废水二级处理的出水中残留有许多溶解性有机化合物，其中一半是分子量在1000- 5000范围内的腐殖质。另一些是碳水化合物、蛋白质、洗涤剂、丹宁、木质素和醚可提物。在醚可提物中发现有许多脂肪酸，包