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1、第一单元第一单元 水的净化与污水处理水的净化与污水处理 选修选修 化学与技术化学与技术 专题专题1 1 多样化的水处理技术多样化的水处理技术2水，是生命之源，是万物之源.没有水， 就没有生命的存在。3一是淡水水资源本身储量少，且分布不匀;二是水污染严重。思考：造成淡水资源紧缺的主要原因是什么？工业污水工业污水、生活污水、农业污水是造成水体污染的关键原因1、地球上总的水体积大约为14亿立方千米，其中只有2.5是淡水，或 者说只有0.35亿立方千米的淡水。大部分的淡水以永久性冰或雪的形式 存在，或成为埋藏很深的地下水。 2、我国水资源总量位于世界第6位;若按人均水资源计算,则仅为平均水平的 1/4
2、,排名在第110位之后. 且南多北少 、夏季多,冬季少 ；同时浪费也大。4考虑：天然水（如河水、井水、雨水、溪水考虑：天然水（如河水、井水、雨水、溪水 等）能否直接作为饮用水？等）能否直接作为饮用水？5明矾的净水作用氢氧化铝呈絮状胶着状态，能吸附水中的悬浮 物质而迅速沉降。KAl(SO4)2K+Al3+2SO42-Al3+3H2O Al(OH)3 (胶体) 3H+Fe3+3H2O Fe(OH)3 (胶体) 3H+常用混凝剂：如明矾、硫酸亚铁、氯化铁、聚合 铝（碱式氯化铝-Al2(OH)nCl6-nm）净化处理净化处理1 1：加：加 使悬浮的固体颗粒沉降使悬浮的固体颗粒沉降混凝剂混凝剂1 1、具
3、有强吸附性的活性炭可除去水中的异味、具有强吸附性的活性炭可除去水中的异味净化处理净化处理2 2：利用：利用 除水中异味除水中异味活性炭活性炭2 2、活性炭也可吸附某些溶解在水中的杂质。、活性炭也可吸附某些溶解在水中的杂质。7净化处理净化处理3 3：水源的杀菌消毒：水源的杀菌消毒方法2：大量水可添加消毒剂，如氯气、漂白粉、臭 氧、二氧化氯等。考虑：氯气的消毒原理？其在消毒过程中有何缺陷？方法方法1 1：少量的水常用：少量的水常用加热煮沸法加热煮沸法进行杀菌消毒。进行杀菌消毒。加液氨后，使HClO部分转化为稳定的NH2Cl，当HClO开始消耗后，平衡左移又产 生HClO起杀菌作用 目前，科学家致力
4、于研制高效、安全、无毒的饮用水消毒剂。 (1)近年来，某些自来水厂在用液氯进行处理的同时还加入少量 液氨，其反应的化学方程为：NH3+HClO=H2O+NH2Cl(一氯氨)。 NH2Cl较HClO稳定，加液氨能延长液氯杀菌时间的原因是： _。 (2)科研人员发现在氯消毒的饮用水中，含有微量对人体有潜在 危害作用的含氯化合物。世界环保联盟即将全面禁止在自来水中 加氯气，推广采用光谱性高效杀菌消毒剂二氧化氯(ClO2，黄绿色 气体)。目前欧洲和我国主要采用Kesting法(原料为氯酸钠和盐 酸)制ClO2，该法的缺点是同时产生Cl2(占ClO2体积的一半)，使 产物纯度低。 试写出该法制ClO2的
5、化学反应方程式： _。 Cl2和ClO2都是通过氧化作用而杀菌消毒，试计算在等质量时， ClO2的氧化能力是Cl2的 倍。 2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2+Cl2+2H2O 2.63 Na2FeO4物质在净水、消毒过程中可以起到很好的作用，原理？9整合介绍：自然水净化的工艺流程把水暴露在空气中，使水与空气 接触面增大，增大水中氧气的含 量，以加速有机物的分解。10温馨提示：尽管自来水是在水厂按照国家饮用水的水质标准生 产的，但其不能直接饮用，主要原因有二：一是氯气消毒仍是 常见的消毒方式，水中余留的氯气可以和某些有机物反应生成 有毒害的物质；二自来水需要经过很长的管道输送，极
6、有可能 受到二次污染，导致微生物滋生。使用自来水还应注意：(1)警惕早晨“死水杀手(2)拒绝饮用反复煮沸的水 (3)不喝没有完全煮沸的水来水中的有害病菌必须达到100时才能被完全杀死。(4)家用滤水器,进行终端净水。常用的滤水物质一般为离子交换树脂或活性炭。 如何解决淡水资源短缺问题？一、全民关注，倡导节约用水1、第47届联合国大会确定每年3月22日为世界水日。 2、日常生活中提倡节约用水、一水多用 、推广节水器具 、少使用洗涤剂和清洁剂 。 13二、减少污水排放，从源头治理污水城市污水中工业污水约占70%。但是工业 污水中含有某些宝贵的资源，生活污水中含有 丰富的植物营养素。所以污水处理和防
7、治的重 点有：对城市污水实行回收、加工、利用 ，成为二次利 用的“中水”，可供农林灌 溉、消防、冲厕所之用。“ “中水中水” ”可缓解可缓解 水资源短缺问题。水资源短缺问题。14例子污染物植物和动物残体需氧废物细菌和病毒传染性物质肥料（如硝酸盐和磷酸盐）植物养料杀虫剂、洗涤剂有机物质煤矿及工厂排出的酸及其他无机物 （如铁的化合物等）其他矿物及化学物质淤积在河床上的黏土由土壤冲刷带来的沉淀物由开采及加工放射性物质带来的废 物及使用后的放射性废物放射性物质了解污水中的污染物151、水的理化性质色度、浊度、PH等2、无机物溶解氧（DO）、某些金属离子、氯离子、硫 酸根离子、氮和磷的化合物等3、有机物
8、通常测定生化需氧量（BOD）资料卡：水的DO与BOD DO：水中的溶解氧量（单位：mg/L），反应水 体自净能力的大小。 BOD：水中有机物经微生物分解所需的氧气量 （单位：mg/L），污水中有机物的含量越大，污水中有机物的含量越大，BODBOD 越高，水的富营养化程度越高。越高，水的富营养化程度越高。了解水污染的检测项目了解水污染的检测项目161、物理处理法物理处理法主要是利用物理原理和机械作用对废水进行治理，如过滤、离心、沉淀分离等方法2、化学处理法化学处理法通过施用化学试剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法，如化学混凝法(加净水剂)、中和法（轧钢厂中的废水中和法（轧钢厂中的废水( (酸
9、性酸性) )） 化学沉淀法（废水中重金属离子的除去）化学沉淀法（废水中重金属离子的除去） 氧化还原法（油类、氰化物、硫化物）等方法氧化还原法（油类、氰化物、硫化物）等方法 熟悉污水处理的主要方法熟悉污水处理的主要方法请写出下列反应方程式：请写出下列反应方程式： 1 1、用石灰水、空气将、用石灰水、空气将FeFe2+2+转化转化Fe(OH)Fe(OH)3 3除去除去2 2、用石灰水调节、用石灰水调节PHPH至至8989时，时， CrCr3+3+形成沉淀除去。形成沉淀除去。3 3、用二氧化氯氧化除去氰化物中的氰根离子。、用二氧化氯氧化除去氰化物中的氰根离子。173、 生物化学处理法生物化学处理法通
10、常使用含有大量需氧微 生物的活性污泥。在强力通入空气的条件下（曝气），微生物以水中 的有机废物为养料生长繁殖，将有机物分解为二氧化碳 、水等无机物，从而达到净化污水的目的。关键：1、培养好活性污泥中的微生物。2、提高曝气效率，使微生物获得足够的氧气。18三、研发技术，进行海水淡化 海水淡化就是利用物理、化学或生物方法除去海水中溶有的 盐。主要方法有：蒸馏法、膜法、冷冻法和离子交换法等。方法一：蒸馏法，这种方法淡化的水量约占世界海水 总淡化量的70%。19思考：蒸馏法进行淡化海水有什么优点和缺点 ？优点：设备简单、技术成熟。缺点：能耗大。改进措施：进行减压蒸馏进行减压蒸馏降低压强，使水的沸点降低
11、，从而在低温下 使水沸腾，减小能耗。20方法2：电渗透法1、分析淡化原理？2、阴、阳离子交换膜的位 置能否互换？21方法3：反渗透法可以大量、快速地生产淡水，关键是寻找理想的渗透膜22方法四：冷冻法把冷海水喷入真空室，部分海水蒸发吸热使其余海水冷却形成冰晶。固体冰晶中的杂质要比原溶液中少得多。将得到的冰晶用适量的淡水淋洗、溶化，就得到淡水。23什么是水的硬度呢？1.硬水：溶有较多量的Ca2+和Mg2+的水(如:井水等)2.软水：只溶有较少量或不含Ca2+和Mg2+的水(如:蒸馏水等)以水中溶有的以水中溶有的CaCa2+2+和和MgMg2+2+的含量为标准的含量为标准24水的硬度如何测定？1、概
12、念：一般把 1L水里含有10mg CaO(或含相当于 10mg CaO的物质，如7.1mgMgO)称为1度。0-4 4-88-16 16-30 30 很软软水软软水中硬水硬水很硬水例如:经测定:某天然水中Ca2+浓度为0.001mol/L，Mg2+浓度 为0.002mol/L，试求该天然水的总硬度。且如何证明这个 硬度是暂时硬度还是永久硬度？注意：水的硬度可分为暂时硬度（由碳酸氢钙、碳酸氢镁引 起的）和永久硬度（由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的）2、常用的测定方法：总硬度试纸+标准色阶25人饮用的水若硬度过高若硬度过高，1、对于不习惯的人来说，易造成肠胃功 能紊乱，导致疾病的发生，如南方人初到北
13、方时的“水土不 服”现象；长期饮用过硬的水，还会使胃炎、结石等病的发 病率上升。2、浪费肥皂，衣物不易洗净，还使衣服变硬。3、锅炉用水硬度过高易形成锅垢，不仅浪费燃料，而且会 使锅炉管道因受热不均而导致变形或损坏，严重时会引起 爆炸事故。若硬度过低，若硬度过低，则人无法从水中吸收人体发育所必需的 无机盐离子和微量元素等，对人体的危害也很大。危害26硬水的软化降低水中钙、镁离子的含量，就叫做硬水的软化。思路1：若硬水中钙、镁离子是以碳酸氢盐的形式存在,加热煮沸法Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2OMg(HCO3)2 = MgCO3 + CO2 + H2O由于氢氧化镁的溶解性
14、比碳酸镁的溶解性要小得多,因而继 续加热时,碳酸镁要转化为氢氧化镁:MgCO3 + 2H2O = Mg(OH)2 + CO2思考：现在你知道为什么水瓶使用时间长瓶胆上会有一层水垢？27硬水的软化降低水中钙、镁离子的含量，就叫做硬水的软化。思路2:凡硬水可用药剂软化法，先加石灰、后加碳酸钠。（1）若硬水中钙、镁离子是以碳酸氢盐的形式存在Ca2+ + 2HCO3- + Ca2+ + 2OH- = 2CaCO3 + 2H2OMg2+2HCO3-+2Ca2+4OH- =Mg(OH)2+2CaCO3+2H2OCa2+ + CO32- =CaCO3（2）若硬水中钙、镁离子是以氯化物、硫酸盐的形式存在Mg2
15、+ + 2OH- = Mg(OH)2Ca2+ + CO32- =CaCO3CaSO4+ CO32- =CaCO3+SO42-28硬水的软化降低水中钙、镁离子的含量，就叫做硬水的软化。思路3:凡硬水可用离子交换树脂进行软化离子交换树脂由交换剂本体（有机高聚物，用R表示）和交 换基团两部分组成。 阳离子交换树脂：磺化煤（NaR）、RSO3H 阴离子交换树脂：RN(CH3)3OH2NaR + Ca2+ = CaR2 + 2Na+ 2NaR + Mg2+ = MgR2 + 2Na+ 可用8% - 10% 的氯化钠溶液浸泡可用强酸稀溶液处理可用强碱稀溶液处理29例：某学生取矿泉水试样检测，其pH约为6.5，将其缓慢通过阳 离子交换树脂后，测得其pH约为4，则该矿泉水是否为硬水。例：下图是某饮水厂从天然水制备
