化學(xué)反應(yīng)在廢水處理中的應(yīng)用

廖宇軒 李遠(yuǎn)哲 夏雪睿 吳伊琳 唐 驍楊 軍 趙 耀

（1.南京師范大學(xué)附屬中學(xué)，南京，210009;2.金陵中學(xué)河西分校，南京，210012）

化學(xué)在給我們帶來(lái)豐富的物質(zhì)和便利生活的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的含有毒有害物質(zhì)的廢水。這些廢水的隨意排放不僅對(duì)環(huán)境造成了巨大的污染，更會(huì)危及人類的健康。因此，如何對(duì)含有毒有害成分的廢水進(jìn)行無(wú)害化處理甚至資源化利用是實(shí)現(xiàn)社會(huì)生存和可持續(xù)發(fā)展的重要前提。

廢水處理的主要目的是將廢水中所含的有毒有害成分通過(guò)分離或轉(zhuǎn)化的方法而去除，從而使水恢復(fù)使用功能。根據(jù)廢水中有毒有害污染組分的理化特性，通過(guò)某種化學(xué)反應(yīng)使廢水中呈溶解狀態(tài)的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物被氧化或還原為微毒、無(wú)毒的無(wú)機(jī)物的物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化成容易與水分離的狀態(tài)（固態(tài)或氣態(tài)），即可達(dá)到廢水處理的目的。這種采用化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化去除污染組分的方法，稱為廢水的化學(xué)處理方法。

1 化學(xué)反應(yīng)的類型

化學(xué)反應(yīng)是分子破裂成為原子、原子重新排列組合生成新分子的過(guò)程，其本質(zhì)是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵生成的過(guò)程。

按反應(yīng)物與生成物，化學(xué)反應(yīng)可分為四類：化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)。

如果按元素得失電子的情況，可分為氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)。置換反應(yīng)必定是氧化還原反應(yīng)；復(fù)分解反應(yīng)是離子或離子團(tuán)的重新組合，反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)都沒(méi)有變化，所以不是氧化還原反應(yīng)。

在廢水處理過(guò)程中，化合反應(yīng)和分解反應(yīng)的應(yīng)用較少。由于氧化還原反應(yīng) （當(dāng)然包括置換反應(yīng)）具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)化能力，能將廢水中的污染組分氧化或還原為微毒、無(wú)毒的無(wú)機(jī)物，因此得到了廣泛的應(yīng)用；而復(fù)分解反應(yīng)雖然不是氧化還原反應(yīng)，但由于生成了難電離物質(zhì)（如水）或易與水分離的物質(zhì)（沉淀或揮發(fā)性氣體），可將廢水中的污染物轉(zhuǎn)化去除，因此也得到了廣泛的應(yīng)用。

2 氧化還原反應(yīng)在廢水處理中的應(yīng)用

氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是通過(guò)采取不同的方法而實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移。失去電子的過(guò)程稱為氧化，失去電子的元素所組成的物質(zhì)稱為還原劑；得到電子的過(guò)程稱為還原，得到電子的元素所組成的物質(zhì)稱為氧化劑。在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑本身被還原，而還原劑本身被氧化。

2.1 化學(xué)氧化法

在廢水處理中，實(shí)現(xiàn)氧化反應(yīng)的方法大多是利用氧氣（或空氣中的氧氣）、臭氧、過(guò)氧化氫、氯氣、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化性物質(zhì)使污染組分被氧化成微毒或無(wú)毒的無(wú)機(jī)物，這種方法是純粹的氧化反應(yīng)，如利用空氣（或富氧空氣）焚燒處理高濃度有機(jī)廢液、通入氯氣、臭氧或雙氧水對(duì)廢水中所含的酚、氰化物、有機(jī)硫化物以及無(wú)機(jī)物進(jìn)行氧化去除。

（1）空氣氧化法

空氣氧化法就是向廢水中鼓入空氣，利用空氣中的氧氣氧化水中的有害物質(zhì)。

在強(qiáng)堿性（pH=14）溶液中，半反應(yīng)為：

在中性（pH=7）和強(qiáng)酸性（pH=1）溶液中，半反應(yīng)式為：

對(duì)比式（1）和式（2）可知，降低 pH 值，有利于空氣氧化的進(jìn)行。

在常溫常壓和中性pH值條件下，分子O2為弱氧化劑，反應(yīng)性很低，因此常用來(lái)處理易氧化的污染物，如 S2-、Fe2+、Mn2+等。 例如，在缺氧的地下水中往往含有溶解性的Fe2+，可通過(guò)向水中鼓入空氣，將其氧化成Fe(OH)3沉淀物，從而加以去除。其反應(yīng)式為：

雖然空氣氧化能實(shí)現(xiàn)某些污染物的去除，但由于常溫條件下空氣氧化反應(yīng)的速率較慢，反應(yīng)過(guò)程需要的時(shí)間較長(zhǎng)，大大限制了其應(yīng)用。為此，高溫空氣氧化（即焚燒）得到了快速發(fā)展。

焚燒法處理廢水是在高溫條件下，使有機(jī)廢液中的可燃組分與空氣中的氧進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，將其中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳等無(wú)害物質(zhì)，同時(shí)釋放能量，產(chǎn)生固體殘?jiān)?/p>

對(duì)于高濃度的有機(jī)廢液，由于其中所含的COD濃度較高，本身具有一定的熱焓值，如采用焚燒法進(jìn)行處理，還可將有機(jī)廢液的本身所含的熱量加以回收利用，達(dá)到廢物綜合利用的目的。同時(shí)焚燒處理還具有有機(jī)物去除率高（99%以上）、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，所以在發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)也越來(lái)越重視焚燒方法處理高濃度難降解有機(jī)廢液，相繼建成了技術(shù)成熟的焚燒處理裝置，用于處理難生化處理、濃度高、毒性大、成分復(fù)雜的有機(jī)廢液。

（2）臭氧氧化

臭氧的分子式是O3，是由3個(gè)氧原子組成的氧的一種同素異形體，在常溫常壓下，較低濃度的臭氧是無(wú)色氣味的，當(dāng)濃度達(dá)到15%時(shí)，臭氧是一種具有魚腥味的淡紫色氣體，具有特殊臭味。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，其沸點(diǎn)是-112.5℃，密度為 2.144 kg/m3，是氧氣的1.6倍。

臭氧分子中的氧原子具有強(qiáng)烈的親電子或親質(zhì)子性，臭氧分解產(chǎn)生的新生態(tài)氧原子也具有很高的氧化活性，因此臭氧是一種極強(qiáng)的氧化劑，在工業(yè)廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用，主要用于煉油廢水酚類化合物的去除，電鍍含氰廢水的氧化，含染料廢水的脫色，洗滌劑的氧化以及廢水中合成表面活性物質(zhì)的處理等。除鉑、金、銥、氟以外，臭氧幾乎可以與元素周期表中的所有元素反應(yīng)。臭氧可與K、Na反應(yīng)生成氧化物或過(guò)氧化物；臭氧可以將過(guò)渡金屬元素氧化到較高或最高氧化態(tài)，形成更難溶的氧化物。人們常利用此性質(zhì)把污水中的Fe2+、Mn2+及 Pb、Ag、Cd、Hg、Ni等重金屬離子除去。

（3）過(guò)氧化氫氧化

過(guò)氧化氫的分子式為H2O2，相對(duì)分子質(zhì)量34。其分子是由兩個(gè)OH所組成的，即結(jié)構(gòu)是H-O-O-H，單分子不是直線形的，氣態(tài)過(guò)氧化氫的每個(gè)氧原子連接的H原子位于像半展開(kāi)的書的兩頁(yè)紙面上，在分子繞著O—O鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，勢(shì)壘較低。液態(tài)的過(guò)氧化氫通過(guò)氫鍵進(jìn)行締合的現(xiàn)象比H2O更強(qiáng)。晶體過(guò)氧化氫的二面角小于和略大于。純過(guò)氧化氫是一種藍(lán)色的粘稠液體，具有刺鼻臭味和澀味，沸點(diǎn)為152.1℃，冰點(diǎn)為0.89℃，比水重得多（-4.16℃時(shí)的密度為1.643 g/cm3）。它的許多物理性質(zhì)與水相似，可與水以任意比例混合，過(guò)氧化氫的極性比水強(qiáng)，在溶液中存在強(qiáng)烈的締合作用。3%的過(guò)氧化氫水溶液在醫(yī)藥上稱為雙氧水，具有消毒、殺菌作用。

過(guò)氧化氫分子中氧的價(jià)態(tài)是-1，它可以轉(zhuǎn)化成-2價(jià)，表現(xiàn)出氧化性，可以轉(zhuǎn)化為0價(jià)態(tài)，而具有還原性，因此過(guò)氧化氫具有氧化還原性。在酸性溶液和堿性溶液中它都是強(qiáng)氧化劑，只有與更強(qiáng)的氧化劑如MnO4-反應(yīng)時(shí)，它才表現(xiàn)出還原性而被氧化。

①過(guò)氧化氫的氧化性

在水溶液中，過(guò)氧化氫是常用的氧化劑。在用H2O2作為氧化劑的水溶液反應(yīng)體系中，由于H2O2的還原產(chǎn)物是水，而且過(guò)量的H2O2可以通過(guò)熱分解除去，所以不會(huì)在反應(yīng)體系內(nèi)引進(jìn)不必要的物質(zhì)，去除一些還原性物質(zhì)時(shí)特別有用。

②過(guò)氧化氫的還原性

過(guò)氧化氫在酸性或堿性溶液中都具有一定還原性。在酸性溶液中，H2O2只能被高錳酸鉀、二氧化錳、臭氧、氯等強(qiáng)氧化劑所氧化，在堿性溶液中，H2O2顯示出強(qiáng)還原性，除還原一些強(qiáng)氧化劑外，還能還原如氧化銀、六氰合鐵（III）等一類較弱的氧化劑。H2O2氧化的產(chǎn)物是O2，所以它不會(huì)給反應(yīng)體系帶來(lái)雜質(zhì)。

（4）氯氧化

氯氧化法廣泛用于廢水處理，如處理含氰廢水、醫(yī)院污水、含酚廢水等，常用的含氯藥劑有液氯、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯等。

①液氯氧化

氯氣是一種黃綠色氣體，具有刺激性，有毒，質(zhì)量為空氣的2.5倍，密度為3.21 kg/m3（0℃，0.1 MPa），極易被壓縮成琥珀色的液氯。

在所有含氯的氧化藥劑中，液氯是普遍使用的氧化劑，既可作用消毒劑，也可以氧化污染物。

氯易溶于水，在20℃，0.1 MPa時(shí)，其溶解度為7160 mg/L。當(dāng)氯溶于水中時(shí)，可發(fā)生水解反應(yīng)生成次氯酸和鹽酸：

生成的次氯酸（HClO）是弱酸，進(jìn)一步在水中發(fā)生解離：

加入的氯和生成的次氯酸根均具有很強(qiáng)的氧化能力，可與水中的氨、氨基酸、含碳物質(zhì)、亞硝酸鹽、鐵、錳、硫化氫及氰化物等起氧化作用；同時(shí)還是傳統(tǒng)的殺菌劑，可用于控制臭味、除藻、除鐵、除錳、去色及殺菌等。

液氯與水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)是以親電取代反應(yīng)為主，反應(yīng)的結(jié)果是生成大量的有機(jī)氯化物，如三氯甲烷。三氯甲烷是一種致癌物，這就使得液氯在給水處理，特別是飲用水處理中的應(yīng)用受到限制。

②化合氯氧化

液氯氧化的優(yōu)點(diǎn)是：經(jīng)濟(jì)有效，使用方便。除液氯外，氯氧化的氯源也可采用次氯酸鈉溶液、漂白粉等。漂白粉和漂白精等在水溶液中也會(huì)生成次氯酸根離子，因此也具有氧化能力。其反應(yīng)方程式如下：

次氯酸鈉也是傳統(tǒng)的殺菌劑，其氯化作用是通過(guò)次氯酸（HClO）起作用，反應(yīng)式如下：

與液氯相比，次氯酸鈉具有價(jià)格低廉、使用方便、安全等特點(diǎn)，因而在水處理中有著廣泛的使用。

③二氧化氯氧化

二氧化氯的分子式為ClO2，相對(duì)分子質(zhì)量是67.45，熔點(diǎn)是-59℃，沸點(diǎn)11℃。二氧化氯氣體呈黃綠色，具有令人不愉快的刺激性氣味，與氯氣相似，相同濃度時(shí)其顏色比氯氣略暗。二氧化氯在自然界中幾乎完全以游離單體形態(tài)存在。氣態(tài)ClO2的密度是空氣的2.4倍。當(dāng)溫度低于10℃時(shí)，氣態(tài)液化成紅褐色液體，當(dāng)溫度降到-59℃時(shí)，則變成橙黃色固體。

二氧化氯溶于水中后隨濃度的提高顏色由黃綠色變?yōu)槌燃t色。其分子中具有19個(gè)價(jià)電子，有一個(gè)未成對(duì)的價(jià)電子。這個(gè)價(jià)電子可以在氯原子與兩個(gè)氧原子之間跳來(lái)跳去，因此它本身就像一個(gè)游離基，這種特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了ClO2具有強(qiáng)氧化性。ClO2在水中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：

氯酸（HClO3）和亞氯酸（HClO2）在酸性較強(qiáng)的溶液里是不穩(wěn)定的，有很強(qiáng)的氧化性，將進(jìn)一步分解出氧，最終產(chǎn)物是氯化物。在酸性較強(qiáng)的條件下，二氧化氯會(huì)分解生成氯酸，放出氧氣，從而氧化、降解廢水中的帶色基團(tuán)與其他的有機(jī)污染物；在弱酸性的條件下，二氧化氯不易分解污染物，而是直接和廢水中的污染物發(fā)生作用并破壞有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。

二氧化氯的氧化能力比氯要強(qiáng)，從理論上講是氯的2.5倍。它與有機(jī)物作用時(shí)，發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)而不是取代反應(yīng)。反應(yīng)的結(jié)果可把高分子有機(jī)物降解為有機(jī)酸、水和二氧化碳，二氧化氯則被還原成氯離子，幾乎不形成三氯甲烷等致癌物質(zhì)，這是與氯氧化法相比最突出的優(yōu)點(diǎn)。

（5）高錳酸鉀氧化

高錳酸鉀的分子式為KMnO4，俗稱灰錳氧、PP粉，是一種有結(jié)晶光澤的紫黑色固體，易溶于水，在水溶液中呈現(xiàn)出特有的紫紅色。高錳酸鉀的熱穩(wěn)定性差，加熱到476 K以上就會(huì)分解放出氧氣：

KMnO4中Mn的價(jià)態(tài)是+7價(jià)，是錳的最高氧化態(tài)，因此高錳酸鉀是一種氧化劑，還原產(chǎn)物可以是 MnO42-、MnO2或 Mn2+，介質(zhì)的酸、堿性影響MnO4-的還原反應(yīng)產(chǎn)物。在酸性介質(zhì)中KMnO4是強(qiáng)氧化劑，它可氧化 Cl-、I-、Fe2+、SO32-，還原產(chǎn)物為Mn2+，溶液呈淡紫色，如果MnO4-過(guò)量，它可能和反應(yīng)生成的Mn2+進(jìn)一步反應(yīng)，析出MnO2；在中性、微酸性或微堿性介質(zhì)中，高錳酸鉀氧化性減弱，與一些還原劑反應(yīng)，產(chǎn)物為MnO2，是棕黑色沉淀；在堿性介質(zhì)中，MnO4-的氧化性最弱，但仍可以用作氧化劑，還原產(chǎn)物是MnO42-，溶液呈綠色。

高錳酸鉀在酸性溶液中具有強(qiáng)氧化性，在中性水溶液中的氧化性要比在酸性水溶液中弱，但對(duì)中性天然水體中的微污染物，無(wú)論是低相對(duì)分子質(zhì)量、低沸點(diǎn)有機(jī)污染物，還是高相對(duì)分子質(zhì)量、高沸點(diǎn)有機(jī)污染物的氧化去除效果均很好，明顯優(yōu)于酸性和堿性條件下的效果，有機(jī)污染物種類中的50%以上在中性條件下經(jīng)高錳酸鉀氧化后被全部去除，剩余的有機(jī)污染物濃度也很低。在酸性和堿性條件下，高錳酸鉀對(duì)低相對(duì)分子質(zhì)量、低沸點(diǎn)有機(jī)污染物有良好的去除效果，但對(duì)高相對(duì)分子質(zhì)量、高沸點(diǎn)有機(jī)污染物的去除效果很差，有些有機(jī)污染物濃度反而高于原水，最高者增高達(dá)數(shù)倍。

高錳酸鉀在中性條件下的最大特點(diǎn)是反應(yīng)生成二氧化錳，由于二氧化錳在水中的溶解度很低，會(huì)以水合二氧化錳膠體的形式由水中析出。正是由于水合二氧化錳膠體的作用，使高錳酸鉀在中性條件下具有很高的除微污染物的效能，能與水中的 Fe2+、Mn2+、S2-、CN-、酚及其他致臭味有機(jī)物很好地反應(yīng)，選擇適當(dāng)投量，它能殺死很多藻類和微生物。

在廢水處理中，高錳酸鉀主要用于去除水中所含的H2S和氰離子。在稀的中性水溶液中，高錳酸鉀氧化硫化氫的化學(xué)計(jì)量關(guān)系式為：

與氰離子的反應(yīng)為：

高錳酸鹽對(duì)無(wú)機(jī)物的氧化速率比對(duì)一般有機(jī)物的氧化快得多，銅離子對(duì)氧化反應(yīng)有明顯的催化作用。

2.2 化學(xué)還原法

化學(xué)還原法是通過(guò)投加藥劑 （如鐵粉等），利用藥劑的還原性將廢水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或毒性較小的物質(zhì)的方法。常用的還原劑有金屬還原劑（如鐵屑、鋅粉等）、鹽類還原劑（如硼氫化鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、氯化亞鐵等）和氣體還原劑（如含硫化氫廢氣、含二氧化硫廢氣等），相應(yīng)的方法稱為金屬還原法、鹽類還原法和尾氣還原法。

（1）金屬還原法

金屬還原法是以固體金屬為還原劑，用于還原廢水中的污染物，特別是汞、鉻、鎘等重金屬離子。常用的金屬還原劑有鐵、鋅、銅、鎂等，其中鐵、鋅因其價(jià)格便宜而作為首選的藥劑。

采用金屬還原法，主要是利用金屬的還原性，將廢水中的重金屬離子還原為單質(zhì)而置換出來(lái)，因此，金屬還原法也稱金屬置換法。置換出來(lái)的重金屬可回收利用。

（2）鹽類還原法

鹽類還原法是利用一些化學(xué)藥劑作為還原劑，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或低毒物質(zhì)，并進(jìn)一步將其除去，使廢水得到凈化。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，采用鹽類還原法處理Cr6+時(shí)，一般常選用硫酸亞鐵作為還原劑和石灰作為堿性藥劑，這是因?yàn)槠鋬r(jià)廉易得，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但石灰中雜質(zhì)含量較多，產(chǎn)生的泥渣也多。當(dāng)水量小時(shí)，也可采用氫氧化鈉和亞硫酸氫鈉，其價(jià)格較貴，但泥渣量少。如果有二氧化硫和硫化氫廢氣時(shí)，也可以利用尾氣還原法，其特點(diǎn)是以廢治廢，費(fèi)用低，設(shè)備也簡(jiǎn)單。

3 復(fù)分解反應(yīng)在廢水處理中的應(yīng)用

復(fù)分解反應(yīng)的本質(zhì)是使溶解的離子結(jié)合成難電解的物質(zhì)（如水）、難溶解的物質(zhì)（沉淀）或揮發(fā)性氣體，從而實(shí)現(xiàn)廢水的無(wú)害化處理。在廢水處理中，復(fù)分解反應(yīng)的應(yīng)用主要包括；對(duì)酸、堿性廢液通過(guò)加堿或酸而進(jìn)行的中和反應(yīng)；通過(guò)投加某種易溶的藥劑而與廢水中的某些溶解物質(zhì)反應(yīng)生成難溶固體物的沉淀反應(yīng)。

3.1 中和反應(yīng)

在各工業(yè)行業(yè)中，因?yàn)橐罅渴褂盟峄驂A，所以酸性廢水和堿性廢水的排放十分普遍，尤其以酸性廢水更為普遍。酸性廢水中常含有硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸等無(wú)機(jī)酸和乙酸、甲酸、檸檬酸等有機(jī)酸，pH值在1～2，含酸量可高達(dá)5%～10%；堿性廢水中常含有苛性鈉、碳酸鈉、硫化鈉、胺類等。無(wú)論從數(shù)量還是危害程度上，酸性廢水的處理都要比堿性廢水更為重要。

當(dāng)廢水中存在游離酸或堿時(shí)，可利用添加堿或酸使酸和堿相互進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽和水，這種利用中和過(guò)程處理廢水的方法稱為中和法。中和處理的目的就是中和廢水中過(guò)量的酸和堿，以及調(diào)整廢水的酸堿度，使中和后的廢水呈中性或接近中性，以適應(yīng)下一步處理和外排的要求。

（1）酸性廢水的中和處理

酸性廢水的中和處理主要有三種方法：用堿性廢水或堿性廢渣中和、投藥中和及過(guò)濾中和。

①用堿性廢水或堿性廢渣中和

當(dāng)有條件應(yīng)用堿性廢水或堿性廢渣進(jìn)行中和處理時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮以廢治廢，既可節(jié)省處理費(fèi)用和藥劑消耗，又簡(jiǎn)便實(shí)用。但由于酸性廢水的數(shù)量和危害比堿性廢水大得多，因此處理后的水應(yīng)呈中性或弱堿性。

當(dāng)酸性廢水、堿性廢水相互中和仍達(dá)不到處理要求時(shí)，可再采用投藥中和進(jìn)行處理。

②投藥中和

顧名思義，投藥中和就是采用投加藥劑的方法進(jìn)行廢水中和處理。投藥中和可以處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水，中和過(guò)程容易調(diào)節(jié)，容許水量變化范圍較大，是應(yīng)用最為廣泛的一種中和方法。

采用投藥中和法時(shí)，中和藥劑的選擇，不僅要考慮藥劑本身的溶解性、反應(yīng)速率、成本、二次污染、使用方法等因素，而且還要考慮中和產(chǎn)物的性質(zhì)。用于酸性廢水的中和藥劑有石灰（CaO）、石灰石（CaCO3）、碳酸鈉（Na2CO3）、苛性鈉等（NaOH），也可利用其他工業(yè)部門排出的廢渣（主要成分為碳酸鈉、苛性鈉）等，因地制宜地中和處理酸性廢水。

③過(guò)濾中和

過(guò)濾中和過(guò)程就是使酸性廢水流過(guò)石灰石（CaCO3）、白云石（MgCO3·CaCO3）、大理石（CaCO3）等堿性濾料時(shí)得到中的方法，一般適用于含酸量不大于23 g/L、生成易溶鹽的各種酸性廢水的中和處理。

（2）堿性廢水的中和處理

對(duì)于堿性廢水，最經(jīng)濟(jì)的方式是能直接利用酸性廢水或廢酸液進(jìn)行中和。如果沒(méi)有酸性廢水或廢酸液可以利用時(shí)，一般可采用商品酸中和或廢酸氣中和。

商品酸處理堿性廢水大多采用無(wú)機(jī)酸。硫酸因其價(jià)格低廉，因此應(yīng)用較廣；鹽酸的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)產(chǎn)物溶解度大，泥渣少，但出水中的溶解固體物濃度高，在對(duì)溶解固體有嚴(yán)格要求時(shí)不宜采用。

煙道氣中含有14%～24%的二氧化碳，因此可用于進(jìn)行堿性廢水的中和處理。將煙道氣通入堿性廢水中，煙道氣中所含的二氧化碳就會(huì)形成碳酸，并與廢水中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)堿的中和處理。

3.2 沉淀反應(yīng)

化學(xué)沉淀法是向水中投加某種易溶的化學(xué)藥劑，使之與廢水中的某些溶解物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難溶的固體物（沉淀物，如鹽、氫氧化物或絡(luò)合物），然后進(jìn)行固液分離，從而除去水中污染物的一種化學(xué)方法。采用化學(xué)沉淀法可以處理廢水中的重金屬離子（如汞、鉻、鎘、鉛、鋅等）、堿土金屬（如鈣、鎂等）和非金屬（如砷、氟、硫、硼等）。對(duì)于危害性很大的重金屬?gòu)U水，化學(xué)沉淀法是常采用的一種方法。

廢水處理中常用的化學(xué)沉淀法按其所用沉淀劑的不同，可分為氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸鹽沉淀法等，最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。

（1）氫氧化物沉淀法

水中的金屬離子很容易生成各種氫氧化物，這些金屬的氫氧化物都是難溶于水的，尤其重金屬離子銅、鉻、鎘、鉛等的氫氧化物，它們?cè)谒械娜芙舛群腿芏确e都很小，因此可以采用氫氧化物沉淀法除去。

（2）硫化物沉淀法

許多金屬硫化物在水中的溶解度和溶度積都很小，因此工業(yè)上常采用硫化物從廢水中除去金屬離子。溶度積越小的物質(zhì)，越容易生成硫化物沉淀析出。

采用硫化物沉淀法處理含 Hg2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+等重金屬離子的廢水具有去除率高、可分步沉淀、泥渣中的金屬品位高，便于回收利用、適用pH值范圍大等優(yōu)點(diǎn)，因此在生產(chǎn)上均得到了應(yīng)用。

（3）碳酸鹽沉淀法

碳酸鹽沉淀法是通過(guò)向水體中加入某種沉淀劑，使其與水中的金屬離子生成碳酸鹽沉淀，從而將廢水凈化。

（4）鋇鹽沉淀法

鋇鹽沉淀法僅限于含Cr6+廢水的處理，采用的沉淀劑有 BaCO3、BaCl2、BaS 等， 生成鉻酸鋇（BaCrO4）沉淀。為了促進(jìn)沉淀，沉淀劑常投加過(guò)量，但出水中含過(guò)量的鋇，一般通過(guò)一個(gè)以石膏碎塊為濾料的過(guò)濾池，使石膏中的鈣離子置換水中的鋇離子而生硫酸鋇沉淀。

（5）鹵化物沉淀法

鹵化物沉淀法是通過(guò)向廢水中投加易溶解的鹵化物，使其與水中的金屬離子反應(yīng)生成難溶的鹵化物沉淀而去除污染物的方法。根據(jù)產(chǎn)生的沉淀的種類，鹵化物沉淀法可分為氯化銀沉淀法和氟化物沉淀法。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著水污染的加劇，對(duì)廢水實(shí)現(xiàn)深度處理后達(dá)標(biāo)排放或回用不僅能取得明顯的節(jié)水效果和經(jīng)濟(jì)效益，并且具有重要的環(huán)境意義和社會(huì)意義。

本文分別對(duì)氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，以期為廢水化學(xué)處理方法的選擇提供指導(dǎo)。然而，由于廢水中所含污染組分不同、各種化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生條件也各異，因此必須具體情況具體分析，以取得滿意的處理效果。