有色金属湿法冶炼、电镀、采矿及制碱等行业中普遍使用硫酸盐体系,因此,每年产生大量含有重金属的酸性硫酸盐废水。这些废水不经处理直接排入水体,将直接危害人体健康和水体生态平衡。目前,在重金属废水处理中,最普遍采用的方法是石灰中和法。但工业实践过程中发现,当中和水解液中SO₄^2-离子浓度较高时,溶液pH值调节受到限制,从而给工业废水的净化和回用带来不利影响。为了查明中和水解液中SO₄^2-离子平衡浓度的变化规律及SO₄^2-离子浓度对中和水解液pH值调节的影响,为合理使用Ca（OH）₂中和剂处理重金属废水提供依据,本研究从热力学角度阐述了CaSO₄-Ca（OH）₂-H₂O体系SO₄^2-平衡浓度的变化规律,利用Pitzer电解质溶液理论及光学法详细计算并测定了CaSO₄-Ca（OH）₂-H₂O三元体系相图。此外,初步进行了复盐法去除废水中SO₄^2-离子的工艺研究。根据热力学平衡原理,绘制了CaSO₄-Ca（OH）₂-H₂O体系25℃下平衡pc-pH图,查明了CaSO₄与Ca（OH）₂在水中共同存在时溶解度相互影响的规律。当溶液pH值为13.2时,CaSO₄、Ca（OH）₂与溶液三相共存。当溶液pH值小于13.2时,存在CaSO₄与溶液的平衡,CaSO₄最小平衡浓度为0.411 g/L。当溶液pH值大于13.2时,存在Ca（OH）₂与溶液的平衡,Ca（OH）₂最小平衡浓度为2.749 g/L。采用自行配制的模拟水样,详细研究了CaSO₄-Ca（OH）₂-H₂O体系SO₄^2-离子平衡浓度的变化规律。结果表明:pH值在3.0～12.0范围内时SO₄^2-离子平衡浓度基本保持不变,约为0.01235 mol/L,在此pH值范围内SO₄^2-离子的浓度基本不受pH值变化的影响;当pH＞12.0时SO₄^2-离子平衡浓度显著增大。考察了Na⁺离子对CaSO₄-Ca（OH）₂-H₂O体系SO₄^2-离子平衡浓度变化规律的影响,结果表明pH值在3.0～12.0范围内时SO₄^2-离子平衡浓度基本保持不变,约为0.033 mol/L;pH＞12.0时,SO₄^2-离子平衡浓度显著增大。Na⁺离子对CaSO₄-Ca（OH）₂-H₂O体系SO₄^2-离子平衡浓度的变化规律基本没有影响,但该体系SO₄^2-离子平衡浓度均高于不含Na⁺离子的体系,且溶液中SO₄^2-离子平衡浓度随着溶液中Na⁺离子浓度的增加而增加,呈一次线性关系,说明体系中Na⁺离子的存在使溶液中SO₄^2-离子平衡浓度增大。采用Pitzer理论计算得到了pH值与SO₄^2-离子平衡浓度的关系,与实验结果一致。从热力学角度绘制了25℃CaSO₄-Ca（OH）₂-H₂O三元体系的相图,详细研究了相图中每个区域的物理意义,并详细分析了各区域SO₄^2-对中和水解液pH调节的影响。液相区ABCD是未饱和的溶液区,CaSO₄和Ca（OH）₂在此区域浓度均未达到饱和,它的范围由BC和CD两条溶解度曲线所限定,在该区域内中和水解液的pH值可以任意调节,可调的最高pH值由CD线确定;EDCF是由含CaSO₄及Ca（OH）₂的溶液和固态Ca（OH）₂组成的二相区,Ca（OH）₂与溶液处于平衡状态,若中和水解液中SO₄^2-浓度使体系处于该范围,中和水解液的pH值调节值由CD线确定;BCG区为CaSO₄·2H₂O与含CaSO₄及Ca（OH）₂的溶液组成的二相区,CaSO₄·2H₂O与液相处于平衡状态,如中和水解液中SO₄^2-浓度使体系进入该区域,中和水解液的pH值的调节值将由BC线确定;FCGH是共饱和溶液与固态Ca（OH）₂及CaSO₄·2H₂O构成的三相区,共饱和溶液与固态Ca（OH）₂和CaSO₄·2H₂O同时达到平衡,当中和水解液中的SO₄^2-浓度使体系进入该区域,中和水解液的pH值将不能调节,其pH值由饱和点溶液C成份确定并保持恒定值。提出了硫酸铝钙复盐法脱除废水中硫酸根离子的技术,考察了铝盐加入量、溶液pH值、反应时间、反应温度及SO₄^2-离子初始浓度等因素对复盐法去除SO₄^2-离子的影响。优化的工艺参数为:铝盐加入量0.7 g/100mL,溶液pH值12.0,反应时间80 min,SO₄^2-离子初始浓度大于1300 mg/L,反应过程受温度的影响不大。针对几个重要的影响因素,设计了三因素三水平的正交实验,对实验结果进行了极差分析和方差分析。结果表明:pH值是影响SO₄^2-脱除的第一重要因素,各因素对SO₄^2-离子去除率影响的顺序依次为溶液pH值＞铝盐加入量＞反应时间。