化工與健康第五講水的化學(xué)省公開課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)

化工與健康

第五講水化學(xué)主講：張寶華副教授zhangbh/p>

第1頁(yè)播放純凈水視頻第2頁(yè)水生活化學(xué)LiveChemistryofWater水與日常生活水凈化與優(yōu)化

飲料

水資源開發(fā)與利用第3頁(yè)1水與日常生活地球形成早期，大規(guī)?；鹕奖┌l(fā)釋放出大量揮發(fā)性氣體，這些氣體主要成份是水蒸氣(約占75％以上)、二氧化碳、氮和其它微量氣體。水蒸氣凝結(jié)為液態(tài)水匯聚在地殼表面低洼處，便形成了現(xiàn)今地球上海洋和天然湖泊。對(duì)于活有機(jī)體生存來(lái)說，水是關(guān)鍵性，人不吃飯能夠活兩個(gè)多月，而不喝水只能活幾天。第4頁(yè)1.1活有機(jī)體中水分布與生物學(xué)功效有機(jī)體含水量(％)有機(jī)體含水量(％)海生無(wú)脊椎動(dòng)物97魚82人胎兒(1月)93瘦肉76成年人體70水果80細(xì)胞原生質(zhì)80蔬菜89體液95黃瓜95神經(jīng)組織84土豆75哺乳類動(dòng)物65陸地草類植物80～90牛奶88乳酪35第5頁(yè)人體中水分布細(xì)胞中水占體重40％細(xì)胞外液體占體重15％血漿中水占體重5％第6頁(yè)水有許多生物學(xué)上功效①水在消化和新陳代謝化學(xué)反應(yīng)中起著很大作用：水經(jīng)過血液將營(yíng)養(yǎng)和氧氣輸送到細(xì)胞，并從細(xì)胞中把廢物帶走。沒有水，我們將被自己體內(nèi)廢物毒殺。第7頁(yè)②水有保持溶解狀態(tài)鈉和鉀能力，這對(duì)傳送電脈沖使肌肉和神經(jīng)活躍是不可缺乏，所以，水在體液和細(xì)胞酸堿平衡上起著主要作用。③人體內(nèi)處處無(wú)時(shí)不在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所釋放熱，在調(diào)整體溫一直保持在37℃中水起著主要作用。第8頁(yè)④我們體內(nèi)水同時(shí)又是一個(gè)減震器，腦有液體（大部分是水）包圍著，它可免受震蕩，一樣人體骨骼、關(guān)節(jié)、器官和神經(jīng)也有液體潤(rùn)滑，使我們?cè)诠腆w世界中生活時(shí)，身體不致因必須承受無(wú)數(shù)震蕩而受到傷害。第9頁(yè)水就象自然界中溪流和潮汐一樣，流入、流過而又流出。那流動(dòng)、潤(rùn)滑、溫暖、消熱水，那溶解著又?jǐn)y帶著滋養(yǎng)我們各種分子(或離子)水，才是生命得以生存源泉。第10頁(yè)趣題討論1：想想看你飲水夠量嗎？水有許多生物學(xué)上功效，對(duì)于人生存來(lái)說，水作用僅次于空氣。然而大多數(shù)人都不知道自己天天應(yīng)該喝多少許水，實(shí)際上我們當(dāng)中有許多人都在脫水狀態(tài)下生存著。水有許多生物學(xué)上功效，假如飲水不夠量，那么人體生理機(jī)能每一部分都有可能受損害?，F(xiàn)實(shí)生活中就有許多人因?yàn)楹人蛔懔慷斐芍径逊e、肌肉松弛、消化和其它器官功效下降、體內(nèi)毒素增加、肌肉和關(guān)節(jié)疼痛、水滯留量增加等等。第11頁(yè)

人只有感到口渴了，才會(huì)去喝水。那么人為何會(huì)感到口渴呢？原來(lái)人體組織液中鈉離子濃度正常值為137毫摩爾/升，當(dāng)體液中鈉濃度比正常值高2毫摩爾/升時(shí)，就會(huì)有一個(gè)化學(xué)信號(hào)流經(jīng)腦飲水中樞，再由腦中樞向口和喉發(fā)出一個(gè)信號(hào)，此時(shí)口和喉神經(jīng)組織就會(huì)使我們感到口渴，于是我們開始喝水，并使鈉離子濃度恢復(fù)到正常值，這么渴就解了。第12頁(yè)那么我們天天終究需喝多少許水呢？這里有一個(gè)簡(jiǎn)單公式能夠用于估算：一個(gè)不需猛烈運(yùn)動(dòng)健康人，天天飲水量約為每千克體重33毫升水；而對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)員來(lái)說，天天飲水量約是健康人4/3倍。這么，一個(gè)健康人天天最少需要喝8~10杯水，每杯水約230毫升。體胖者每超出理想體重11千克，就應(yīng)該比正常健康人多喝一杯水。第13頁(yè)O1.2水結(jié)構(gòu)和特征HH0.096nm105°

-

＋水結(jié)構(gòu)（水蒸氣中）第14頁(yè)氧原子電負(fù)性比氫原子電負(fù)性大，每個(gè)O－H共價(jià)鍵都是極性，而水分子“V”形結(jié)構(gòu)使得整個(gè)分子展現(xiàn)極性，其中氧分子在負(fù)極一端，氫原子在正極一端。在水中，氫和氧電負(fù)性之差很大，使得H2O中成鍵電子顯著偏離氫原子，所以H2O分子中體積很小氫原子幾乎就象赤裸裸質(zhì)子，這種氫原子就能被另一個(gè)分子內(nèi)氧原子所吸引，即形成氫鍵。第15頁(yè)氫鍵決定了水含有異常特征，如高熔點(diǎn)與沸點(diǎn)，高氣化熱、溶化熱與比熱等。氫原子氧原子水分子中氫鍵形成第16頁(yè)化合物分子量熔點(diǎn)熔解熱沸點(diǎn)蒸發(fā)燒偶極矩(℃)(kJ.mol-1)（℃）(kJ.mol-1)

(dB)H2O180.06.0210040.671.84H2S34-85.52.38-60.318.661.10H2Se81-65.72.51-41.319.330.4H2Te130-514.18-2.223.22<0.2表1水及同水結(jié)構(gòu)類似物質(zhì)特征碲

硒

第17頁(yè)水熔點(diǎn)0℃和沸點(diǎn)100℃在常溫附近，用普通加熱或泠卻方法就很輕易實(shí)現(xiàn)，所以人類經(jīng)常利用水固、液、氣三態(tài)改變來(lái)轉(zhuǎn)換能量。水高氣化熱，高比熱——調(diào)整有機(jī)體體溫水高熔化熱，冬季冰形成和春天冰熔化都很遲緩，春天冰熔化時(shí)不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性洪水水能儲(chǔ)存大量太陽(yáng)能，這對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蚝姓{(diào)整作用。第18頁(yè)冰中水分子內(nèi)O—H鍵長(zhǎng)0.099nm，(對(duì)比：0.096nm)，增大鍵角109°30’，（對(duì)比105°），四面體角，增大第19頁(yè)冰晶體結(jié)構(gòu)：鍵長(zhǎng)比液態(tài)和氣態(tài)水大，鍵角也大（四面體角）——分子間保持著較大空隙，使得冰密度小于液態(tài)水，天然水體在冬季能形成表面冰蓋，并起到絕熱作用，對(duì)于地球上生物進(jìn)化有極大作用。水凝結(jié)成冰晶體時(shí)膨脹能夠破壞或殺死細(xì)胞，所以在日常生活泠凍食品時(shí)，泠凍速度越快，冰晶體形成得越少，食品細(xì)胞結(jié)構(gòu)損壞得越少。——速凍食品第20頁(yè)趣題討論2：奇異二聚水？20世紀(jì)60年代末，太平洋中部赤道附近一個(gè)圣誕島上出現(xiàn)一個(gè)奇特現(xiàn)象：天空陽(yáng)光燦爛，但太陽(yáng)光卻疲軟無(wú)力，弱不灼人，好像在清澈透明大氣中有一道神秘屏障阻擋了太陽(yáng)光灼人熱氣，神秘屏障——二聚水。第21頁(yè)

水蒸氣不能吸收太陽(yáng)光中紅外線，而由兩個(gè)水分子靠氫鍵形成水分子即二聚水，它繞氫鍵旋轉(zhuǎn)所需能量恰好是紅外線光子能量，二聚水分子運(yùn)動(dòng)吸收太陽(yáng)光中紅外線，使得天空中燦爛太陽(yáng)光顯得疲軟無(wú)力。生活空間中二聚水含量極其低微，而赤道海洋上空潮濕、酷熱環(huán)境為二聚水產(chǎn)生提供了有利條件。二聚水這種能夠吸收紅外線奇異作用有朝一日將被人類用于調(diào)整氣候。第22頁(yè)趣題討論3：為何人正常體溫是37℃？

正常體溫口溫為37℃，直腸溫度約高0.6℃，腋下溫度約低0.5℃，而皮膚溫度則與氣溫相關(guān)。1天之內(nèi)，體溫可波動(dòng)1℃，早晨4～6點(diǎn)鐘最低，晚上6～8點(diǎn)鐘最高。

當(dāng)人裸體處于12℃至67℃氣溫下，仍可保持體內(nèi)溫度恒定在37℃。水在人體內(nèi)如同一個(gè)大蓄熱器，當(dāng)人體過熱時(shí)，控制體溫中樞神經(jīng)發(fā)出出汗指令，刺激汗腺出汗帶走體內(nèi)大量氣化熱；同時(shí)抑制下丘腦后部交感神經(jīng)中樞，消除皮膚內(nèi)血管收縮，促使皮膚快速散熱。第23頁(yè)外界寒泠時(shí)，體內(nèi)水分起保溫作用，同時(shí)因?yàn)槿梭w過泠，血管收縮，出汗停頓，下丘腦發(fā)出寒顫，促進(jìn)去甲腎上腺素和腎上腺素分泌，使細(xì)胞加緊代謝速度產(chǎn)生熱量。在體溫自我調(diào)整過程中，水高氣化熱和高比熱起主要作用。第24頁(yè)水污染主要來(lái)自農(nóng)場(chǎng)、生活下水道、工業(yè)排放水以及酸雨等。據(jù)稱，當(dāng)前全世界每年約有4200多億立方米污水排入江河湖海，污染了55000億立方米淡水，占全球徑流量14％以上，水資源受到嚴(yán)重污染。2水凈化2.1水污染第25頁(yè)食物鏈?zhǔn)撬硪粋€(gè)污染源。低級(jí)生物被高級(jí)生物食用，食者與被食者之間一個(gè)步驟一個(gè)步驟地逐層相連，組成鏈狀系列，即稱食物鏈。食物鏈一個(gè)突出特征就是富集作用。一些重金屬元素或其它有毒物質(zhì)在水中濃度并不高，但食物鏈選擇性富集作用使得這些毒物可能到達(dá)很高濃度，從而產(chǎn)生有害于機(jī)體作用。第26頁(yè)比如，DDT(二氯二苯代三氯乙烷)及其多數(shù)同類物都有持久性殺蟲能力，它不在環(huán)境內(nèi)降解，而在脂肪組織內(nèi)溶解度卻很高，所以輕易在食物鏈內(nèi)富集。大氣中殺蟲劑DDT濃度只有0.000003ppm，而降落在海水中，在浮游生物體內(nèi)濃度將富集到達(dá)0.04ppm，小鰷魚吞食后能夠富集到1ppm，取食小鰷魚海鷗竟使DDT濃度到達(dá)75ppm。對(duì)于原有濃度來(lái)說，DDT已經(jīng)富集了約2500萬(wàn)倍以上。第27頁(yè)汞(Hg)在食物鏈中富集現(xiàn)象如圖1所表示。全世界每年大約開采10,000噸汞，大約有5000噸汞被流失掉。汞在細(xì)菌作用下會(huì)生成有機(jī)汞(如二甲基汞)，二甲基汞毒性比汞強(qiáng)，更輕易富集于腦部并在其中長(zhǎng)久滯留。當(dāng)腦中二甲基汞濃度到達(dá)5ppm時(shí)，便產(chǎn)生汞中毒癥狀，到達(dá)12ppm時(shí)能夠致死。第28頁(yè)濃度

陸地捕食鳥人類

大魚

水小魚小水生動(dòng)物細(xì)菌

泥漿水中Hg(CH3)2細(xì)菌Hg圖1食物鏈中汞富集ppb

十億分之一0.1ppb0.1ppb5ppb5ppb25ppb25ppb50ppb50ppb500ppb500ppb1ppm1ppm第29頁(yè)類型實(shí)例1耗氧廢物人和動(dòng)物排出廢物、腐爛動(dòng)植物2傳染體細(xì)菌和病菌3淤泥大地被侵蝕所形成懸浮礦物質(zhì)顆粒4工業(yè)肥料硝酸鹽、磷酸鹽5有機(jī)產(chǎn)物酚類化合物、有機(jī)農(nóng)藥、有機(jī)酸堿、洗滌劑、取代苯類化合物、多氯聯(lián)苯和稠環(huán)芳烴6無(wú)機(jī)有毒物品Hg、Cd2+、CN－、As、Cr2O72－7熱污染工業(yè)用泠卻水8放射性物質(zhì)鈾礦開采、選礦和精煉廢水，人工放射性廢水，核爆炸產(chǎn)物表2水污染物類型第30頁(yè)（1）洗滌劑ABS：支鏈烷基苯磺酸鹽不能被生物所降解，即細(xì)菌不能將這種有機(jī)陰離子分解為簡(jiǎn)單物質(zhì)，所以它將永遠(yuǎn)停留在水中，使得河道和污水處理池泡沫堆積如山。LAS：直鏈烷基苯磺酸鹽輕易被需氧細(xì)菌所降解洗滌劑——新一代洗滌劑?；瘜W(xué)家對(duì)這個(gè)洗滌劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修改。第31頁(yè)（2）殺蟲劑1939年化學(xué)家發(fā)覺了一個(gè)殺蟲劑DDT。它對(duì)各種致病害蟲與昆蟲都非常有效，被廣泛用來(lái)?yè)錅缫允臀脼槊浇榱餍胁∪绨哒顐童懠玻魅氲浇雍＠?。DDT及其多數(shù)同類物有持久性殺蟲作用，它不能很快速地被動(dòng)物代謝，其半衰期約為8年。DDT易在食物鏈內(nèi)富集，給一些食肉動(dòng)物如鷹及鶚帶來(lái)了災(zāi)難：影響鳥體內(nèi)調(diào)整鈣代謝分子，使得鳥下蛋很輕易破碎，幼鳥成活率急劇下降，一些地方鷹、鶚幾乎完全滅絕。

第32頁(yè)（3）有毒微量元素環(huán)境中有些元素，即使?jié)舛群艿蜁r(shí)對(duì)生命形態(tài)也含有毒性，尤其是重金屬元素。重金屬元素污染有以下特點(diǎn)：(a)在天然水中只要有微量濃度即可產(chǎn)生毒性；(b)不能被微生物降解，相反可在微生物作用下轉(zhuǎn)化為金屬有機(jī)化合物產(chǎn)生更大毒性；(c)在人體內(nèi)一些器官內(nèi)蓄積，造成慢性中毒；(d)可經(jīng)過食物鏈路徑富集。一旦進(jìn)入環(huán)境就難以凈化。第33頁(yè)表3有毒微量元素主要起源及對(duì)人體危害性元素主要起源對(duì)人體危害性鉛含鉛汽油、涂料、低水平惡心、貧血、神經(jīng)炎(頭暈、工業(yè)廢水頭疼、煩躁、失眠、記憶力衰退)、腎炎、大劑量造成腦損傷。汞電化學(xué)工業(yè)、低水平手足麻痹，神經(jīng)紊亂，大劑有機(jī)汞殺菌劑量有機(jī)汞造成腦損傷，并可致死。鎘

電鍍廢水、銅、飲用0.1毫克/升水引發(fā)貧血、肝病鋅、鉛礦開采以致死亡，骨骼變異癥。與加工鈹煤炭燃燒，核燃即使低水平，長(zhǎng)久接觸可造成肺部料加工，一些火損傷，也可致死。箭燃料第34頁(yè)對(duì)人體危害性砷

煤炭燃燒，磷酸鹽慢性中毒如肝、腎炎，神經(jīng)麻痹雜質(zhì)，硫化礦加工和皮膚潰瘍，大劑量引發(fā)腸胃工業(yè)廢水失常致死，少許也可能致癌。鉻

電鍍、染色、制革、腸胃粘膜炎、致癌，攝入量達(dá)每攝影材料、顏料等千克體重2.5毫克時(shí)發(fā)生毒物性腎工業(yè)廢水炎及尿毒癥致死。銅礦山排水，電化學(xué)每日100毫克引發(fā)腹痛、嘔吐，工業(yè)廢水長(zhǎng)久過量造成肝硬化。第35頁(yè)生活或工業(yè)廢物最嚴(yán)重影響是增加天然水源生化耗氧量(BOD)，因?yàn)樾柩跫?xì)菌利用氧氣使污水里復(fù)雜有機(jī)物降解成為簡(jiǎn)單物質(zhì)過程中，降低了水中溶氧量。我國(guó)飲用水源符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)僅占10％，基本符合約占20％，不符合高達(dá)70％。在一些飲用地下水城市里，90％地下水受到不一樣程度污染。全國(guó)532條河流中已經(jīng)有436條河流受到不一樣程度污染，湖泊受污染到達(dá)高富營(yíng)養(yǎng)化水平占全部湖泊63.6％，人口密集地域湖泊與水庫(kù)幾乎全部受到污染。第36頁(yè)趣題討論4：水質(zhì)與人體健康

1953年年底在日本水俁(yu)村，發(fā)生了一個(gè)以特異性神經(jīng)障礙為主怪病。最初發(fā)生這種怪病是一名小女孩，她手足拘攣，怪聲叫喊而死。當(dāng)初人們根本就搞不清這是怎么一回事，在她死亡診療書上只好寫上“小兒麻痹”死亡原因。這種病發(fā)病非常遲緩，沒有前驅(qū)癥狀，也沒有發(fā)燒，有時(shí)會(huì)在喝酒后發(fā)作?；颊咭婚_始四肢末端有痛麻感覺，接著不能緊握東西，甚至不能系上或解開紐扣，第37頁(yè)走路不能跑，而且輕易絆跤，說話也會(huì)變得嬌聲嬌氣,另外患者還出現(xiàn)視物不清、耳朵發(fā)背、吞飲困難等現(xiàn)象。1953年發(fā)這種怪病共有116人，其中43人死亡。到1956年5月，水俁地域發(fā)生了更多類似上述癥狀怪病，人們便開始懷疑這是一個(gè)污染病，同時(shí)開始追查這種怪病病因。經(jīng)過多方面共同努力，人們終于發(fā)覺，這種病元兇是一家氯乙烯工廠（在生產(chǎn)過程中使用氯化亞汞作為催化劑）排放污水中甲基汞，甲基汞污染了魚、貝，第38頁(yè)使該污水流過河道里魚、貝含汞量高達(dá)9ppm~24ppm，人們大量食用被污染魚、貝，從而造成甲基汞中毒（汞中毒死亡者肝臟中含汞高達(dá)20ppm~70.5ppm）。以后這種病被命名為“水俁病”。第39頁(yè)水質(zhì)與人體健康在我國(guó)福建省清流縣高坂村，過去，總共有10戶人家，49口人，其中男性20人，女性29人，他們都是1965年泉州興建“惠女水庫(kù)”時(shí)遷入，在落戶20多年間，全村出生嬰兒全部都是女嬰。最有趣是1975年全村連生7個(gè)女嬰，村民們哭笑不得，人們戲稱“七仙女”下凡。高坂村一就成了遠(yuǎn)近聞名“女兒村”。無(wú)獨(dú)有偶，在英國(guó)威爾士北部有一個(gè)名叫達(dá)姆威士村鎮(zhèn)，有一段時(shí)間內(nèi)出生嬰兒也全都是女孩。這到底是怎么回事呢？第40頁(yè)科學(xué)家們對(duì)當(dāng)?shù)赝寥?、水質(zhì)、食物進(jìn)行了取樣分析，同時(shí)對(duì)村民身體進(jìn)行了全方面檢驗(yàn)，終于找到了原因。原來(lái)這個(gè)村莊水源已被金屬鎘(Cd)嚴(yán)重污染，使得這里村民體內(nèi)鎘含量大大超出了正常人體內(nèi)鎘含量，即鎘中毒。為何飲水中鎘含量尤其高就會(huì)只生女不生男呢？科學(xué)家們經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)：在豬和老鼠飼料中加入一定量鎘，結(jié)果其子代雄性出生率下降，而雌性出生率則顯著上升。第41頁(yè)水質(zhì)中汞污染會(huì)對(duì)人類健康帶來(lái)危害，而重金屬鎘污染也會(huì)危害人類。第42頁(yè)2.2水凈化①懸浮物去除水停留在貯存池或經(jīng)過一連串沉降槽中自然沉降——沉積。非常小淤泥膠狀懸浮體（穩(wěn)定分散

）膠凝方法

天然水中自然膠體大多數(shù)帶有負(fù)電荷帶正電荷膠體同時(shí)聚沉

第43頁(yè)慣用膠凝劑明礬:普通用量為0.001～0.02％

水合硫酸鋁:Al2(SO4)3.18H2O

有效劑量為20～100mg/L堿性氯化鋁(PAC)：[Al2(OH)nCl6-n]mn＝1～5，m

10

不但能去除水中懸浮物，顯著降低水中粘土類雜質(zhì)，還能吸附水中微生物并使之沉降。

新型膠凝劑有效劑量為0.005～0.01％。鐵鹽有機(jī)膠凝劑：Fe(OH)3膠體

pH>6，鐵離子與水中腐植酸反應(yīng)生成溶于水有色化合物。第44頁(yè)高分子膠凝劑如聚丙烯酰胺:

[CH2—CH]n

CONH2分子量都很高，主鏈很長(zhǎng)，所生成絮狀體比無(wú)機(jī)膠凝劑所形成絮狀體沉降速度快，可提升膠凝沉淀設(shè)備處理能力。第45頁(yè)②吸附與離子交換

活性炭吸附（顆粒狀）：大量孔隙，比表面積高。作用：痕量氯或其它氧化劑，微生物，去味、去臭和去除其它雜質(zhì)。2Cl2(aq)＋C(s)＋H2O

CO2(aq)＋4H+(aq)＋4Cl-(aq)特點(diǎn)：除氯能力非常大，去除水中有機(jī)物能力有限再生：1000℃高溫曝氣法去除水中一些臭味雜質(zhì)，如H2S等。第46頁(yè)

離子交換樹脂

一個(gè)不溶于水含有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)固體顆粒狀高分子共聚物，它能夠從水中吸附某種陽(yáng)離子或者陰離子，而把本身所含另外一個(gè)帶有相同電荷離子交換下，并放出到水中去。

簡(jiǎn)單模型：帶電荷海綿狀、三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。離子交換法去除水中離子即可制得純水——去離子水

特點(diǎn)：去離子水電導(dǎo)僅為普通蒸餾水電導(dǎo)1/10。第47頁(yè)趣題討論5：石頭含有保健功效嗎？你見過形狀如飯團(tuán)一樣，質(zhì)地十分疏松石頭嗎？它俗名叫作做“麥飯石”因其含有保健功效，被譽(yù)為“保健石頭”。它是我國(guó)特有瑰寶，分布在我國(guó)北部和中部地域，尤其以內(nèi)蒙古自治區(qū)奈曼旗平頂山麥飯石質(zhì)量為最優(yōu)，其儲(chǔ)量預(yù)計(jì)約1700萬(wàn)噸。

麥飯石為何含有保健功效呢？原來(lái)麥飯石中含有59種元素，其中18種元素是人體所必需微量元素，如鉀、鈉、鈣、鎂、硅、鋁、鐵、鋅、銅錳等元素，這些天然營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)改進(jìn)人體進(jìn)情況含有一定作用。當(dāng)采取麥飯石處理水時(shí)，它能吸附水中有機(jī)物和無(wú)第48頁(yè)機(jī)物，與水中離子進(jìn)行離子交換，除去水中對(duì)人體健康有害物質(zhì)，如鉻、鎘、鉛、汞、氰化物等，同時(shí)釋放出對(duì)人體健康有益微量元素，從而發(fā)揮出保健功效。

用麥飯石水制成酒、醋、醬油、可口飲料等有味道好，雜質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)；用麥飯石浸出液制成化裝品不含鉛、汞、砷等有害物質(zhì)，而它所含微量元素能促進(jìn)皮膚血液循環(huán)，調(diào)整新陳代謝，提升皮膚彈性，使皮膚豐滿而富有活力，從而延緩皮膚衰老，促進(jìn)皮膚健美等。所以，麥飯石被譽(yù)為“保健石頭”不足為奇。第49頁(yè)③蒸餾與反滲透法

蒸餾：古老方法，太陽(yáng)能蒸餾器蒸餾技術(shù)。

反滲透：經(jīng)過反滲透膜把水(溶劑)從溶液中分離出來(lái)一個(gè)方法。

應(yīng)用：海水淡化，硬水軟化以及維生素、抗菌素等濃縮等。滲透：水透過半透膜向溶液方向遷移現(xiàn)象。動(dòng)力——滲透壓反滲透：溶液上方外加壓力大于水滲透壓，水從溶液中向純水方向遷移，此過程稱為反滲透。第50頁(yè)④消毒：氯消毒、臭氧消毒和紫外線消毒。

氯消毒Cl2＋H2O＝HOCl＋H+＋Cl-

次氯酸

HOCl＝H+＋OCl-次氯酸根消毒機(jī)理：HOCl是中性分子，擴(kuò)散到帶負(fù)電細(xì)菌表面，穿透細(xì)菌細(xì)胞膜而進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，氯原子氧化作用破壞了細(xì)菌一些酶系統(tǒng)，從而造成細(xì)菌死亡。第51頁(yè)

去除水中劇毒氰化物(CN-離子):

10OH-+2CN-+5Cl2

N2＋2HCO3-

+10Cl-+4H2O加氯前或后，加入少許氨或銨鹽，即生成氯胺：NH3＋HOCl＝NH2Cl＋H2O一氯胺

NH3＋2HOCl＝NHCl2＋2H2O二氯胺

或NH2Cl＋HOCl＝NHCl2＋H2ONH3＋3HOCl＝NCl3＋3H2O

三氯胺或NH2Cl＋2HOCl＝NCl3＋2H2O

氯胺在水中遲緩分解釋放出HOCl分子第52頁(yè)

漂白粉慣用氧氯化鈣，CaOCl2。消毒作用是它能與水反應(yīng)生成次氯酸(HOCl)：

CaOCl2＋2H2O＝Ca（OH）2＋2HOCl＋CaCl21～2％水溶液

次氯酸鈉在水中分解生成次氯酸而起消毒作用：

NaOCl＋H2O＝HOCl＋NaOH第53頁(yè)

臭氧(O3)消毒：尤其強(qiáng)烈氧化劑，殺菌作用比氯快15～30倍，臭氧不但殺菌效果好，而且可除去水臭還能降低水色、以及Fe/Mn等。

制臭氧方法：高壓放電3O2

2O3或紫外線所需設(shè)備較復(fù)雜，基建費(fèi)用大，成本較高。第54頁(yè)

紫外線殺菌機(jī)理是：微生物蛋白質(zhì)和核酸吸收紫外光能量，造成蛋白質(zhì)變性而引發(fā)微生物（細(xì)菌等）死亡。光波長(zhǎng)為490-140nm時(shí)含有殺菌能力，最正確260nm紫外線消毒時(shí)間短、殺菌力強(qiáng)，易控制，沒有連續(xù)時(shí)間能力，燈管壽命短，成本高。第55頁(yè)城市水處理廠，其生產(chǎn)過程包含沉淀、膠凝、過濾、曝氣、消毒等。若要生產(chǎn)飲料用水或純水需再采取離子交換法或反滲透法。第56頁(yè)2.3水優(yōu)化礦泉水來(lái)自地下遲緩循環(huán)帶，存在于流動(dòng)深部地域約500～600米深處，有大結(jié)構(gòu)破壞時(shí)達(dá)1000～米(熱水)，它經(jīng)過復(fù)雜動(dòng)力作用，巖層中鹽分以很慢速度被沖刷溶解，水成份能長(zhǎng)久保持恒定，它是淤泥沉積到巖層成巖作用各階段殘留水，或者是滲透到巖層裂隙和孔隙中去封存水。所以礦泉水是被自然界礦物質(zhì)所優(yōu)化水。第57頁(yè)

碳酸氫鹽型，HCO3-毫摩爾數(shù)大于25％，這一類又可分鈉質(zhì)泉(Na>25%毫摩爾)、鈣質(zhì)泉(Ca>12.5％毫摩爾)、鎂質(zhì)泉(Mg>12.5％毫摩爾)。

氯化物型，Cl毫摩爾數(shù)大于25％，可分為鈉質(zhì)泉、鈣質(zhì)泉、鎂質(zhì)泉。

硫酸鹽型，SO4毫摩爾數(shù)大于25％，可分為鈉質(zhì)泉(Na>50％毫摩爾)、鈣質(zhì)泉(Ca>25％毫摩爾)和鎂質(zhì)泉(Mg>25％毫摩爾)。成份復(fù)雜礦泉水，又可分為氯化物碳酸鹽性泉、硫酸鹽碳酸鹽泉和氯化物硫酸鹽泉。

第58頁(yè)含生物活性離子礦泉水：Fe>10mg/L，As：1mg/L，Br：25mg/L，I：10mg/L，Li：5mg/L。

含氣體礦泉水，可分為碳酸水（含游離CO2）、硫化氫水（含游離H2S）和放射性水（含氡）。

第59頁(yè)人工礦泉水是用優(yōu)質(zhì)泉水或地下水進(jìn)行人工礦化而制得。人工礦泉水生產(chǎn)方法有兩種。

(1)直接溶化法，即在天然水中添加碳酸氫鈉、氯化鈣、氯化鎂等無(wú)機(jī)鹽類，再充以二氧化碳；(2)二氧化碳浸蝕法，即在壓力下使含CO2原料水作用于碳酸堿土金屬鹽，使其轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽溶解于水中，含碳酸氫根陰離子礦泉水屬于營(yíng)養(yǎng)學(xué)上“堿性飲料”。

第60頁(yè)

用麥飯石也可制得優(yōu)質(zhì)礦泉水。磁化水：水在磁力線作用下，原先締合水分子團(tuán)發(fā)生解離變成單個(gè)水分子，這種水與生物細(xì)胞內(nèi)水十分靠近，有很大親合性，能被動(dòng)植物細(xì)胞吸收，因而被稱為“活性水”。長(zhǎng)久飲用磁化水，對(duì)腎結(jié)石、甲狀腺機(jī)能失調(diào)、高血壓等數(shù)十種棘手疾病都有顯著療效。第61頁(yè)趣題討論6：水越純?cè)胶脝?？近年?lái)，人們對(duì)飲用水要求越來(lái)越高，蒸餾水、純水、太空水正式成為商品，進(jìn)入千家萬(wàn)戶。但將純水作為基本飲用水做法是不科學(xué)。天然水在自然界循環(huán)過程中，一直與大氣、土壤、巖石等相接觸，致使天然水中溶解或懸浮著各種各樣“雜質(zhì)”，如鈣、鎂、鉀、鈉、鐵、錳、碳、氨、硅、鋁、磷及其它化合物，還生活著許多微生物(如各種菌類)，天然水中“雜質(zhì)”有許多是人體所必需微量元素。第62頁(yè)水是人體取得微量元素主要起源之一。人們假如長(zhǎng)久以純水作為飲用水，不但無(wú)法從水體中取得人體所需要微量元素，而且還會(huì)帶走體內(nèi)本身所含有微量元素，這么就不利于健康，所以飲用水并非越純?cè)胶?，我們還是應(yīng)該提倡多喝清潔天然水。

富含微量元素泉水還能用于治療疾病。在我國(guó)內(nèi)蒙古錫林部勒盟草原有一個(gè)泉水療養(yǎng)院，那里泉水無(wú)色透明，澄清不含異物，有辣、酸、澀等味道，好像“啤酒”一樣，所以有些人稱它為“啤酒泉”。第63頁(yè)“啤酒泉”地處草原，5公里以內(nèi)無(wú)污染源，它含有溴、碘、鋅、鉬等18種對(duì)人體健康必不可少微量元素和好些藥品主要成份，它對(duì)胃、肝、眼等疾病以及高血壓病、心臟病、關(guān)節(jié)炎和貧血等有特殊療效，尤其對(duì)消化系統(tǒng)疾病有顯著療效。第64頁(yè)傳說茶葉作為飲料始于公元2737年前神農(nóng)時(shí)代，有“神農(nóng)嘗百草，日遭七十二毒，得茶而解之”之說。中華民族在茶培育、制造、品飲、應(yīng)用，及對(duì)茶文化形成和發(fā)展上，為人類文明史留下了絢麗光芒一頁(yè)。茶仍是世界三大飲料之一，全世界有50多個(gè)國(guó)家種茶，飲茶則遍布全球。3飲料

茶是生活享受，健身飲料，情誼紐帶。第65頁(yè)茶多酚（兒茶素）結(jié)構(gòu)式茶葉含有400各種化合物，最主要有效成份為咖啡堿，多酚類化合物（兒茶素、黃酮、花青素及酚酸類物質(zhì)等）、維生素（B、C、A、E、K，高級(jí)綠茶中Vc含量高達(dá)0.5％）、礦質(zhì)元素（P,K,Ca,Mg,Mn,Al,S,F,Se等）、多糖類化合物,以及25種不一樣氨基酸。第66頁(yè)茶多酚含有預(yù)防血管硬化、降低血脂、消炎抑菌、防輻射、抗癌變等各種功效。第67頁(yè)功效作用機(jī)理興奮提神茶葉中咖啡堿等化合物能促進(jìn)腎上腺體垂體活動(dòng)，誘導(dǎo)兒茶酚胺生物合成，從而加緊心血管系統(tǒng)作用和效能。利尿和解除疲勞咖啡堿、可可堿以及芳香油綜合作用能夠提升尿液從腎臟中濾出率，因?yàn)椴枥蜃饔茫谷梭w組織中乳酸逐步排出體外，從而降低肌肉疲勞感覺。助消化作用咖啡堿能夠增強(qiáng)消化道動(dòng)，有利于食物消化。多酚類化合物更能降低胃潰瘍出血，保護(hù)消化系統(tǒng)，發(fā)揮正常消化功效。第68頁(yè)功效作用機(jī)理消毒滅菌作用兒茶素類化合物對(duì)傷寒桿菌，副傷寒桿菌，葡萄球菌，金黃色鏈球菌，痢疾桿菌等各種病原菌都有顯著抑制作用。降血脂抗動(dòng)脈粥樣硬化綠茶含有降低血液中膽固醇作用，還有軟化血管功效。降低血壓兒茶素類化合物對(duì)血管擔(dān)心素I轉(zhuǎn)化酶活性有顯著抑制作用，并能使血管壁松弛，增加血管有效直徑，從而使血壓下降。第69頁(yè)降低血糖茶葉中復(fù)合多糖，兒茶素類化合物含有類似胰島素作用，有顯著降糖效果?？顾ダ?、抗癌變、去除自由基維生素C、維生素E含有增強(qiáng)抵抗力，延緩衰老作用，兒茶素類化合物含有顯著抗氧化活性，能夠消除自由基，阻斷致癌物亞硝胺合成。健齒防齲作用多酚類化合物能夠殺死齒縫中齲齒細(xì)菌，氟化合物更含有健齒防齲作用。明目作用維生素C能夠預(yù)防白內(nèi)障，維生素A可預(yù)防夜盲癥。對(duì)重金屬毒害解毒作用對(duì)水中鎘、鈷、銅、鎳、鉛等重金屬含有非常徹底吸附效果，茶汁能使汞離子沉淀。第70頁(yè)茶對(duì)防輻射傷害，減輕吸煙對(duì)人體毒害，預(yù)防體內(nèi)結(jié)石，預(yù)防各種維生素缺乏等方面都含有顯著而神奇作用。低溫速溶茶晶來(lái)替換原有茶葉。茶葉中有效活性成份作為醫(yī)療、飲料、保健品、食品添加劑等方面主要原料，其市場(chǎng)前景十分遼闊。第71頁(yè)3.2汽水溶解

過濾

配制

精濾

混合

冷卻

加氣

裝瓶

CO2檢驗(yàn)

成品①桔子汽水(芬達(dá))原料

白砂糖檸檬酸糖精苯甲酸鈉柑桔醬桔子香精水配方/kg1001.40.10.1521.5余量

含氣量：容積倍數(shù)1.5～2.5第72頁(yè)②可樂飲料原料白砂糖苯甲酸鈉可口香精可樂色素水配方/kg1150.170.670.3余量含氣量：容積倍數(shù)3.5～4③白檸檬汽水原料白砂糖檸檬酸苯甲酸鈉檸檬香精水配方/kg90-1201.25-3.10.150.75-1.5余量含氣量：容積倍數(shù)3.5～4第73頁(yè)CO2作用：（a）清涼作用H2CO3＝CO2

＋H2OCO2逸出把熱帶出來(lái)；（b）妨礙微生物生長(zhǎng)，延長(zhǎng)貨架壽命；（c）突出香味，CO2逸出時(shí)能帶出香味；（d）有舒適剎口感，產(chǎn)生特殊風(fēng)味。第74頁(yè)趣題討論7：神秘可口可樂100多年以前，美國(guó)有個(gè)名叫約翰·斯蒂斯·彭伯頓制藥企業(yè)老板，總想創(chuàng)造一直有提神、解乏、治頭痛功效藥用糖漿。1886年5月一天，彭伯頓躲在試驗(yàn)室里又開始設(shè)計(jì)著新配方，他將幾個(gè)能提神、止渴、清心藥劑糖漿混合在一起，然后放入一些可樂果、古柯葉和一個(gè)從南美洲植物提取物，再加入少許咖啡因、糖、磷酸，攪拌后意外地得到了誘人墨綠色混合劑，而且其味道相當(dāng)好，這就是最早“可口可樂”飲料了。第75頁(yè)現(xiàn)在世界上天天要喝掉幾億瓶可口可樂，然而知道可口可樂這一秘方人聽說還不超出10個(gè)。其實(shí)它99％以上配料是碳酸水、糖、磷酸、咖啡因、焦糖藥劑，少許古柯葉和可樂果提取物?？煽诳蓸凤嬃鲜菐讉€(gè)物質(zhì)混合物，可能還包含了很復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。第76頁(yè)3.3果汁果汁型汽水，指含2.5％及2.5％以上天然果汁碳酸飲料。果味型汽水是以食用香精為主要賦香劑碳酸飲料(包含2.5％以下天然果汁飲料)。第77頁(yè)3.4豆奶必需氨基酸豆奶牛奶理想異亮氨酸5.36.34.0亮氨酸8.810.07.0賴氨酸6.58.15.5蛋氨酸＋胱氨酸2.53.53.5苯品氨酸＋酪氨酸8.010.36.0蘇氨酸4.94.54.0色氨酸1.31.41.0頡氨酸5.06.95.0第78頁(yè)4水資源開發(fā)與利用存在形式水量(109m3)占總水量百分比/％海洋