氧化钙和酸性污水的反应

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1、氧化钙(CaO)俗称生石灰,工业上由碳酸钙(俗称石灰石,大理石)灼烧生成,方程式:CaCO3高温CaO+CO2,是碱金属氧化物,属强电解质,只在熔融状态下导电,电离出离子态(又叫中间态,活性最高)Ca2O2离子,方程式:CaO高温Ca2O2。在熔融状态的氧化钙中通入HCL气体,可

HCLHCL

CaCL2H2OCa22CLCaCL2

O22HH2O

CaO2HCL(g)高温CaCL2H2O

2、氧化钙在酸性溶液中首先发生水化反应,和水反应生成强电解质

Ca(OH2

-+CaO+H2O=Ca(OHCa(OHOH电离出的离子再和离子发生中和反应生H22

H2O,反应式:HOHH2O。在氢氧化钙悬浊液(石灰乳)中存在如

Ca2+(aq)2OH(aq);但在澄清的石灰水中,氢氧下溶解平衡:Ca(OH2s

2+

Ca(OHaq=Ca(aq)2OH(aq)化钙处于溶解状态,完全电离出Ca2OH-2

s2HCL(aq)=CaCLH2O 其总反应式:CaO2aq

氧化钙有很多微孔,发生水化反应时,酸性污水中的固体颗粒堵塞了氧化钙的微孔,有机物吸附在氧化钙颗粒表面,使水不能进入或缓慢进入颗粒内部,延迟了水化反应,发生“抗水化效应”,新生的氢氧化钙微粒又进一步堵塞了微孔,使块状氧化钙的水化反应速度更慢,“抗水化效应”加剧。

3、酸性污水中含有Fe3+Fe2+Mg2+等高价金属离子时将消耗更多的氧化钙。因为Fe3+离子变成FeOH3沉淀的初始PH值为2.12.7,完全沉淀时PH值为3.23.7Fe2+离子变成FeOH2沉淀的初始PH值为7.27.6,完全沉淀时的PH值为9.39.7。因此,当加氧化钙中和使酸性污水的PH值上

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升到2.5左右时,会出现所谓的PH值的“平台期”,即在一段时间内PH值上升幅度很小,反应速度缓慢。“平台期”的出现是由于酸性污水中Fe3+离子

-被沉淀为FeOH从而抑制了酸碱反应的进一步3时消耗了大量的OH离子,

进行,以便提供更多的OH-离子,满足Fe3+沉淀反应的需要。同时FeOH3淀是一种聚状多孔凝胶体,它拥有巨大的吸附表面,几乎能吸附所有的其它重金属离子与之发生共沉淀。当其它金属离子发生水解反应变成氢氧化H+Mn++nH2O

+

MOHn+nH相当于OH离子被吸附),使得污水的PH

-

下降。随着氧化钙的持续加入,污水中有更多的OH-离子中和H+离子后,PH值就会逐渐上升,可以调整到需要的PH值范围。同时,氢氧化钙电离出来Ca2+起电性中和作用,可作絮凝剂净化污水(注:形成的矾花轻、松散易碎,可加助凝剂增大矾花,加大沉降速度)

4、工业上酸性污水的处理一般采用石灰石—石灰乳二段中和法,与传统的石灰乳中和工艺相比,可以降低处理成本和减少沉渣的产生量。

为加快反应速度和材料的利用率,第一阶段:一般将磨成粉状的石灰石调成糊状和污水混流,达到较充分搅拌,调PH值到2.5(注:当反应进行PH值达2.5左右时反应速度迅速下降,当PH值达到3.5左右时,酸碱中和反应基本中止,PH值不再提高)。第二阶段:加入适量的石灰乳,沉淀重金属离子,使PH值继续升高,达到7.58.5要求。

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