В зависимости от вида и концентрации примесей применяют реагентные, ионообменные, электрохимические и другие методы очистки. Реагентные методы очистки включают в себя нейтрализацию, осаждение, окисление и восстановление примесей. Если сточные воды имеют кислотный характер, то их нейтрализуют основными реагентами (известью Са(ОН)2, едким натром NaOH, известняком СаСО3, содой Na2CO3, магнезитом MgO или MgCO3, аммиаком NH3 и др.). В промышленности применяют и метод взаимной нейтрализации кислотных и щелочных сточных вод.
Некоторые ионы ( Hg2+, Pb2+, Cd2+, Ca2+ и др.) можно вывести в виде их малорастворимых солей. Как известно, для малорастворимых солей произведение растворимости постоянно. Например, для соли PbSO4:
ПР = аPb2+аSO42-, где аPb2+, аSO42- - активность ионов свинца и сульфат-ионов.
Увеличивая концентрацию ионов противоположного знака, например, сульфат-ионов, можно уменьшить концентрацию вредных ионов, в данном примере - ионов свинца.
С помощью окислительно-восстановительных реакций можно превратить вредные вещества в безвредные или в соединения, легко выводимые из раствора. В качестве окислителя используют хлор, озон, гипохлорит натрия. Например, цианид-ион можно окислить гипохлоритом до азота и диоксида углерода
2CN- + 5ОCl- + 2Н+ = 2СО2 + N2 + 5Сl- + Н2O.
Гидразин можно окислить кислородом воздуха до азота:
N2H4 + O2 = N2 + 2H2O
Если сточные воды содержат легко восстанавливаемые примеси, то их можно отделить методом восстановления. В качестве восстановителя используют водород, гидразин, алюминий, диоксид серы. Например, CrO3 можно восстановить диоксидом серы
2CrO3 + 3SO2 = Cr2(SO4)3
Ионообменные методы получают все более широкое применение для удаления примесей из сточных вод. Для очистки сточных вод используют как катионирование, так и анионирование. При катионировании вредные катионы сточных вод обмениваются на безвредные ионы ионита. Например, для удаления ионов Cd2+ из сточной воды последнюю можно подвергнуть Na-катионированию:
2Rn-Na+ + nCd2+ (р-р) = R2n-nCd2+ (и) + 2nNa+ (р-р)
Катионирование сточных вод обычно проводят как одну из заключительных стадий для глубокой очистки, так как стоимость ионитной обработки достаточно высока. Если концентрация примесей в воде высокая, то основную часть примесей предварительно удаляют более дешевыми методами. С помощью ионообменных смол можно очистить сточные воды и от радиоактивных катионов, например от ионов стронция:
nSr2+ (р-р) + 2Rn-nH+ (и) = R2n-nSr2+ (и) + 2nH+ (р-р)
Особенно эффективен ионообменный метод очистки от радиоактивных ионов сточных вод, имеющих небольшое солесодержание. При анионировании вредные ионы сточных вод заменяются на ионы анионита. Например, анионированием можно удалить из сточных вод цианид-ионы:
nCN- (р-р) + Rn+nOH- (и) = Rn+nCN- (и) + nOH+ (р-р)
Для очистки сточных вод используют также электрохими методы: электродиализ, электроокисление и электровосстановление. Электроокисление и электровосстановление заключаются в пропускании сточных вод через электролизер с нерастворимыми электродами. При этом вредные примеси либо окисляются на аноде, либо восстанавливаются на катоде.
Ионы хрома, свинца, серебра, меди, олова, мышьяка, ртути, кадмия и цинка можно восстановить до металлов на катоде с высо развитой поверхностью, например:
Ag+ + е = Ag