沉淀
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沉淀(precipitation)是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)生成了不溶于反應(yīng)物所在溶液的物質(zhì)。從字意上理解就是指有一種物質(zhì)由于密度比它所在的溶劑或溶液大且又不溶于它們從而沉了下去。
事實(shí)上沉淀多為難溶物(20°C時(shí)溶解度<0.01g)?! ?/p>
目錄 |
原理
從液相中產(chǎn)生一個可分離的固相的過程,或是從過飽和溶液中析出的難溶物質(zhì)。沉淀作用表示一個的凝結(jié)相的形成過程,或由于加入沉淀劑使某些離子成為難溶化合物而沉積的過程。產(chǎn)生沉淀的化學(xué)反應(yīng)稱為沉淀反應(yīng)。物質(zhì)的沉淀和溶解是一個平衡過程,通常用溶度積常數(shù)Ksp來判斷難溶鹽是沉淀還是溶解。溶度積常數(shù)是指在一定溫度下,在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中,組成沉淀的各離子濃度的乘積為一常數(shù)。分析化學(xué)中經(jīng)常利用這一關(guān)系,借加入同離子而使沉淀溶解度降低,使殘留在溶液中的被測組分小到可以忽略的程度?! ?/p>
分類
沉淀可分為晶形沉淀和非晶形沉淀兩大類型。硫酸鋇是典型的晶形沉淀,F(xiàn)e2O3.nH2O是典型的非晶形沉淀。晶形沉淀內(nèi)部排列較規(guī)則,結(jié)構(gòu)緊密,顆粒較大,易于沉降和過濾;非晶形沉淀顆粒很小,沒有明顯的晶格,排列雜亂,結(jié)構(gòu)疏松,體積龐大,易吸附雜質(zhì),難以過濾,也難以洗干凈。
制取
實(shí)驗(yàn)證明,沉淀類型和顆粒大小,既取決于物質(zhì)的本性,又取決于沉淀的條件。在實(shí)際工作中,須根據(jù)不同的沉淀類型選擇不同的沉淀?xiàng)l件,以獲得合乎要求的沉淀。對晶形沉淀,要在熱的稀溶液中,在攪拌下慢慢加入稀沉淀劑進(jìn)行沉淀。沉淀以后,將沉淀與母液一起放置,使其“陳化”,以使不完整的晶粒轉(zhuǎn)化變得較完整,小晶粒轉(zhuǎn)化為大晶粒。而對非晶形沉淀,則在熱的濃溶液中進(jìn)行沉淀,同時(shí)加入大量電解質(zhì)以加速沉淀微粒凝聚,防止形成膠體溶液。沉淀完畢,立即過濾,不必陳化。
作用
在經(jīng)典的定性分析中,幾乎一半以上的檢出反應(yīng)是沉淀反應(yīng)。在定量分析中,它是重量法和沉淀滴定法的基礎(chǔ)。沉淀反應(yīng)也是常用的分離方法,既可將欲測組分分離出來,也可將其它共存的干擾組分沉淀除去。
水處理中的沉淀的類型
按照水中懸浮顆粒的濃度、性質(zhì)及其絮凝性能的不同,沉淀可分為以下幾種類型。
1.自由沉淀。懸浮顆粒的濃度低,在沉淀過程中呈離散狀態(tài),互不粘合,不改變顆粒的形狀、尺寸及密度,各自完成獨(dú)立的沉淀過程。這種類型多表現(xiàn)在沉砂池、初沉池初期。
2.絮凝沉淀。懸浮顆粒的濃度比較高(50~500mg/L),在沉淀過程中能發(fā)生凝聚或絮凝作用,使懸浮顆?;ハ嗯鲎材Y(jié),顆粒質(zhì)量逐漸增加,沉降速度逐漸加快。經(jīng)過混凝處理的水中顆粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均屬絮凝沉淀。
3.擁擠沉淀。懸浮顆粒的濃度很高(大于500mg/L),在沉降過程中,產(chǎn)生顆粒互相干擾的現(xiàn)象,在清水與渾水之間形成明顯的交界面(混液面),并逐漸向下移動,因此又稱成層沉淀?;钚晕勰喾ǘ脸氐暮笃凇饪s池上部等均屬這種沉淀類型。
4.壓縮沉淀。懸浮顆粒濃度特高(以至于不再稱水中顆粒物濃度,而稱固體中的含水率),在沉降過程中,顆粒相互接觸,靠重力壓縮下層顆粒,使下層顆粒間隙中的液體被擠出界面上流,固體顆粒群被濃縮?;钚晕勰喾ǘ脸匚勰喽分?、濃縮池中污泥的濃縮過程屬此類型?! ?/p>
理想沉淀池的三種假定
(1)污水在池內(nèi)呈推流式水平流動,沿水流方向任意橫斷面上任意一點(diǎn)的水流速度均等于v;
(2)入口斷面AB處污水中懸浮顆粒的濃度和粒度分布均勻,懸浮顆粒的水平流速等于水流流速v,懸浮顆粒處于自由沉淀狀態(tài),沉降速度u固定不變;
(3)懸浮顆粒沉到池底即認(rèn)為被除去?! ?/p>
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