水净化与污水处理 37页

专题1多样化的水处理技术第一单元水的净化与污水处理\n\n我们的将来……\n思考：造成淡水资源紧缺的主要原因是什么？一是淡水水资源本身储量少，且分布不匀;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,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。二是水污染严重。\n天然水中所含的杂质（见P2表1-1）\n\n明矾—［KAl(SO4)2·12H2O］KAl(SO4)2·12H2O＝K++Al3++2SO42-+12H2OAl3+＋3H2O＝Al(OH)3(胶体)+3H+\n氢氧化铝在水中形成胶体，它对水中细小的悬浮物有很强的吸附性，能沉降除去悬浮物，达到净化水的目的。\n几种常用的杀菌消毒剂试剂成分特性名称具有强氧化性，有毒，易与有机氯气Cl2物在光照条件下发生取代反应，与水反应生成次氯酸Ca(ClO)2Ca(ClO)2本身具有强氧化性，在空漂白粉和CaCl2的气中与二氧化碳和水反应生成易混合物分解的次氯酸而容易变质二氧具有强氧化性，有毒，不易与有ClO2化氯机物在光照条件下发生取代反应\n目前，科学家致力于研制高效、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：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(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。①试写出该法制ClO2的化学反应方程式：____2_N__a_C_l_O_3_+_4_H__C_l=__2_N_a_C_l_+_2_C__lO__2↑_+_C__l2_↑_+_2_H__2O______。②Cl2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2.63倍。\n\n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。\n\n思考感悟1.自来水厂处理水的过程是什么？【提示】(1)筛滤：用筛子对水进行筛滤，滤去颗粒较大的悬浮物。(2)沉淀：加入混凝剂静置，将水中的悬浮物沉淀到池底部。(3)过滤：使水通过细沙，以除去沉淀和残留的悬浮物。(4)曝气：把水暴露在空气中，使水与空气的接触面增大，增加水中氧的含量，以加速水中有机物的分解。(5)消毒：加入杀菌消毒剂杀灭水中的有害微生物。\n终端净水自来水需要经过很长的管道才能进入千家万户，由于种种原因自来水在使用之前便受到污染，这种污染称为二次污染。现在提倡终端净水即：在家中的出水点前加装净化设备，消除二次污染，使饮用水更安全、更可靠。\n人类生存离不开阳光、空气和水。当人类步入21世纪之时，人的生命之源——水却向人们发出了警报：世界缺水，中国缺水水污染是导致缺水的一个重要因素,我国的水污染已十分严重。水污染：由于人类的生活或生产活动改变了天然水的物理、化学或生物学的性质和组成，影响人类对水的利用价值或危害人类健康，称为水污染\n\n城市水污染水上垃圾随处可见缺水造成土地沙漠化\n臭愁美容黑水和泡末溃烂\n调查研究：1、阅读本节调查研究思考水体富营养化是如何产生的？你认为该污染主要由表中哪些因素导致？2、DO和BOD的含义是什么？BOD5的含义是什么？为什么BOD5高，河水就会出现恶臭？3、你了解的处理污水的方法有哪些？该方法主要用于处理怎样的污水？\n污水中的主要污染物污染物例子需氧废物植物和动物残体传染性物质细菌和病毒植物养料肥料（如硝酸盐和磷酸盐）有机物质杀虫剂、洗涤剂其他矿物及化学物质煤矿及工厂排出的酸及其他无机物（如铁的化合物等）由土壤冲刷带来的沉淀物淤积在河床上的黏土放射性物质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\n1、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——通常测定生化需氧量（BOD）\n\n思考感悟2.现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为哪几种？【提示】可分为一级、二级和三级处理。一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD物质一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。\n城市污水的再利用城市污水中工业污水约占70%，其次是生活污水。工业污水中含有含有某些宝贵的资源，可回收加工利用水的区别天然水——取自地面或地下的水；商品中经过包括过滤、臭氧化或其他消毒处理过程，而不改变其矿化度的瓶装泉水、矿泉水或井水也称为天然水自来水——经过自来水厂过滤、消毒等方法处理过的水中水——城市污水处理后，进行二次利用的一类水蒸馏水——利用蒸馏设备使水蒸发汽化，然后使水蒸气冷凝而成的水\n磁化水——经磁场作用，交叉切割磁力线，分子结构发生改变，完成磁化过程的水。矿泉水——流经某些岩石层的深层地下水。纯净水——经纯化处理后的水。因宇航员最早饮用的是这种水，故也叫太空水。但是在纯化过程中，不仅除去了水中的细菌、病毒、污染物等杂质，也除去了对人体有益的微量元素和矿物质，如钙、镁等几乎被除净。\n使用自来水时应注意：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，水中的有害病菌必须达到100℃时才能被完全杀死。4、家用滤水器自制简易净水装置\n练习题:1、明矾是一种较好的净水剂，这是因为()A．本身有较强的吸附性B．本身与悬浮杂质生成沉淀C．Al3＋水解呈酸性D．Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体有吸附作用2、用自来水养鱼时，通常先将自来水晒一段时间后再注入鱼缸中，目的是()A．提高水温B．增加水中氯气的含量C．除去水中少量的次氯酸D．用紫外线杀死水中的细菌3．养殖场长途运输鱼苗时，需满足3个条件：①保持水中有适量的氧气；②及时排出鱼苗呼出的二氧化碳；③防止细菌滋生。已知下列物质加入水中都可以起到供氧、杀菌作用，在储运鱼苗的水中可加入的最佳药剂是()A．Na2O2B．CaO2C．Cl2D．H2O2\n4．(2010年宁波高二检测)自来水厂常用氯气对生活用水进行杀菌消毒，又知氯气与水反应的产物之一是盐酸。市场上有些不法商贩为牟取暴利，用这样的自来水冒充纯净水(离子的浓度非常低)出售，给人们的生活造成了一定的不良影响。在下列化学试剂中，可以用于鉴别这种自来水和纯净水的是()A．酚酞试液B．氯化钡溶液C．氢氧化钠溶液D．硝酸银溶液\n5．(2011年邯郸调研)聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6－n]。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3(25%～34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%～3.0%)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：根据流程图回答下列问题：(1)“煅烧”的目的是___________________________________。(2)配制质量分数为15%的盐酸需要200mL30%的浓盐酸(密度约为1.15g/cm3)和________g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、________。\n(3)“溶解”过程中发生反应的离子方程式为___________________________________________。(4)加少量铝粉的主要作用是___________________________。(5)“调节溶液pH在4.2～4.5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是________；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是___________________________。答案：(1)改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸(2)230量筒(3)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O(4)除去溶液中的Fe3＋(5)pH计(或精密pH试纸)水浴加热\n6、为了测量水中有机物等还原性污染物的含量，通过把1L水样与强氧化剂完全作用时消耗氧化剂的量，折算成以氧气为氧化剂时的质量(O2mg·L－1)来表示，称为该水样的化学耗氧量(COD)。我国明文规定：COD>500mg·L－1的污水不得直接排放。为了测定某工业废水的COD，实验如下：量取废水样品20.00mL，加入0.100mol·L－1KMnO4溶液10.00mL和少量稀H2SO4，在一定条件下充分反应后，再用0.200mol·L－1的草酸钠(Na2C2O4)溶液滴定过量的KMnO4，达到滴定终点时消耗Na2C2O4溶液11.00mL。(1)写出酸性介质中KMnO4(被还原为Mn2＋)与Na2C2O4(被氧化为CO2)反应的离子方程式___________________________________。(2)计算该水样的COD，写出计算过程。(3)如果每次取水样20.00mL，加入等体积的0.100mol·L－1酸性KMnO4溶液；为简化计算，令滴定过量KMnO4时，每消耗1.00mLNa2C2O4溶液，就相当于水样的COD为10mg·L－1，该Na2C2O4溶液的物质的量浓度应配制为多少？\n\n\n7．污水处理的主要方法有：①中和法；②化学沉淀法；③氧化还原法；④过滤法，其中属于化学方法的是()A．①②③B．①②④C．②③④D．①②③④\n8.某工厂排出的废水中含游离氯(Cl2)和H＋的物质的量浓度分别为0.015mol/L和0.001mol/L，废水的排出速率为10.0mL/s。为除去游离氯，并使废水呈中性，某课外活动小组学生设计如图所示方案：在A、B两处分别注入物质的量浓度为0.1mol/L的NaOH溶液及0.15mol/L的Na2SO3溶液，以中和H＋并还原Cl2。已知Cl2和Na2SO3溶液反应的化学方程式为Cl2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2HCl。(1)A处注入的溶液是________，B处注入溶液与废水发生反应的离子方程式为________________________________。(2)试计算两种溶液的注入速率(mL/s)，写出计算过程。\n