水的凈化與污水處理選修IB.ppt

1、1,第一單元 水的凈化與污水處理,1B選修 化學與技術 專題1 多樣化的水處理技術,2,我們的將來,水，是生命之源，是萬物之源.沒有水，就沒有生命的存在。,3,思考：造成淡水資源緊缺的主要原因是什么？,工業(yè)污水、生活污水、農業(yè)污水是造成水體污染的關鍵原因,1、地球上總的水體積大約為14億立方千米，其中只有2.5是淡水，或者說只有0.35億立方千米的淡水。大部分的淡水以永久性冰或雪的形式存在，或成為埋藏很深的地下水。,2、我國水資源總量位于世界第6位;若按人均水資源計算,則僅為平均水平的1/4,排名在第110位之后. 且南多北少 、夏季多,冬季少 ；同時浪費也大。,4,考慮：天然水（如河水、井水

2、、雨水、溪水等）能否直接作為飲用水？,5,Fe3+3H2O Fe(OH)3 (膠體) 3H+,常用混凝劑：如明礬、硫酸亞鐵、氯化鐵、聚合鋁（堿式氯化鋁-Al2(OH)nCl6-nm）,凈化處理1：加 使懸浮的固體顆粒沉降,混凝劑,6,1、具有強吸附性的活性炭可除去水中的異味,凈化處理2：利用 除水中異味,活性炭,2、活性炭也可吸附某些溶解在水中的雜質。,7,凈化處理3：水源的殺菌消毒,方法2：大量水可添加消毒劑，如氯氣、漂白粉、臭氧、二氧化氯等。,考慮：氯氣的消毒原理？其在消毒過程中有何缺陷？,方法1：少量的水常用加熱煮沸法進行殺菌消毒。,8,加液氨后，使HClO部分轉化為穩(wěn)定的NH2Cl，當

3、HClO開始消耗后，平衡左移又產生HClO起殺菌作用,目前，科學家致力于研制高效、安全、無毒的飲用水消毒劑。(1)近年來，某些自來水廠在用液氯進行處理的同時還加入少量液氨，其反應的化學方程為：NH3+HClO=H2O+NH2Cl(一氯氨)。NH2Cl較HClO穩(wěn)定，加液氨能延長液氯殺菌時間的原因是：_。(2)科研人員發(fā)現在氯消毒的飲用水中，含有微量對人體有潛在危害作用的含氯化合物。世界環(huán)保聯盟即將全面禁止在自來水中加氯氣，推廣采用光譜性高效殺菌消毒劑二氧化氯(ClO2，黃綠色氣體)。目前歐洲和我國主要采用Kesting法(原料為氯酸鈉和鹽酸)制ClO2，該法的缺點是同時產生Cl2(占ClO2體

4、積的一半)，使產物純度低。試寫出該法制ClO2的化學反應方程式：_。Cl2和ClO2都是通過氧化作用而殺菌消毒，試計算在等質量時，ClO2的氧化能力是Cl2的 倍。,2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2+Cl2+2H2O,2.63, Na2FeO4物質在凈水、消毒過程中可以起到很好的作用，原理？,9,整合介紹：自然水凈化的工藝流程,10,曝氣池,過濾池,沉降池,消毒間,11,溫馨提示：盡管自來水是在水廠按照國家飲用水的水質標準生產的，但其不能直接飲用，主要原因有二：一是氯氣消毒仍是常見的消毒方式，水中余留的氯氣可以和某些有機物反應生成有毒害的物質；二自來水需要經過很長的管道輸送，極

5、有可能受到二次污染，導致微生物滋生。,使用自來水還應注意： (1)警惕早晨“死水殺手 (2)拒絕飲用反復煮沸的水 (3)不喝沒有完全煮沸的水來水中的有害病菌必須達到100時才能被完全殺死。 (4)家用濾水器,進行終端凈水。常用的濾水物質一般為離子交換樹脂或活性炭。,12,如何解決淡水資源短缺問題？,一、全民關注，倡導節(jié)約用水,1、第47屆聯合國大會確定每年3月22日為世界水日。,2、日常生活中提倡節(jié)約用水、一水多用 、推廣節(jié)水器具 、少使用洗滌劑和清潔劑 。,13,二、減少污水排放，從源頭治理污水,城市污水中工業(yè)污水約占70%。但是工業(yè)污水中含有某些寶貴的資源，生活污水中含有豐富的植物營養(yǎng)素。

6、所以污水處理和防治的重點有： 對城市污水實行回收、加工、利用，成為二次利 用的“中水”，可供農林灌溉、消防、沖廁所之用。“中水”可緩解水資源短缺問題。,14,了解污水中的污染物,15,1、水的理化性質色度、濁度、PH等 2、無機物溶解氧（DO）、某些金屬離子、氯離子、硫酸根離子、氮和磷的化合物等 3、有機物通常測定生化需氧量（BOD）,資料卡：水的DO與BOD DO：水中的溶解氧量（單位：mg/L），反應水體自凈能力的大小。 BOD：水中有機物經微生物分解所需的氧氣量（單位：mg/L），污水中有機物的含量越大，BOD越高，水的富營養(yǎng)化程度越高。,了解水污染的檢測項目,16,1、物理處理法主要是

7、利用物理原理和機械作用對廢水進行治理，如過濾、離心、沉淀分離等方法 2、化學處理法通過施用化學試劑或采用其他化學手段進行廢水處理的方法，如化學混凝法(加凈水劑)、 中和法（軋鋼廠中的廢水(酸性)） 化學沉淀法（廢水中重金屬離子的除去） 氧化還原法（油類、氰化物、硫化物）等方法,熟悉污水處理的主要方法,請寫出下列反應方程式： 1、用石灰水、空氣將Fe2+轉化Fe(OH)3除去 2、用石灰水調節(jié)PH至89時， Cr3+形成沉淀除去。 3、用二氧化氯氧化除去氰化物中的氰根離子。,17,3、 生物化學處理法通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥。,在強力通入空氣的條件下（曝氣），微生物以水中的有機廢物為

8、養(yǎng)料生長繁殖，將有機物分解為二氧化碳、水等無機物，從而達到凈化污水的目的。,關鍵：1、培養(yǎng)好活性污泥中的微生物。 2、提高曝氣效率，使微生物獲得足夠的氧氣。,18,三、研發(fā)技術，進行海水淡化,海水淡化就是利用物理、化學或生物方法除去海水中溶有的鹽。主要方法有：蒸餾法、膜法、冷凍法和離子交換法等。,方法一：蒸餾法，這種方法淡化的水量約占世界海水總淡化量的70%。,19,思考：蒸餾法進行淡化海水有什么優(yōu)點和缺點？,優(yōu)點：設備簡單、技術成熟。 缺點：能耗大。,改進措施：進行減壓蒸餾,降低壓強，使水的沸點降低，從而在低溫下使水沸騰，減小能耗。,20,方法2：電滲透法,1、分析淡化原理？,2、陰、陽離子

9、交換膜的位置能否互換？,21,方法3：反滲透法,可以大量、快速地生產淡水，關鍵是尋找理想的滲透膜,22,方法四：冷凍法 把冷海水噴入真空室，部分海水蒸發(fā)吸熱使其余海水冷卻形成冰晶。固體冰晶中的雜質要比原溶液中少得多。將得到的冰晶用適量的淡水淋洗、溶化，就得到淡水。,23,什么是水的硬度呢？,1.硬水：溶有較多量的Ca2+和Mg2+的水 (如:井水等) 2.軟水：只溶有較少量或不含Ca2+和Mg2+的水 (如:蒸餾水等),以水中溶有的Ca2+和Mg2+的含量為標準,24,水的硬度如何測定？,1、概念：一般把 1L水里含有10mg CaO(或含相當于10mg CaO的物質，如7.1mgMgO)稱為

10、1度。,例如:經測定:某天然水中Ca2+濃度為0.001mol/L，Mg2+濃度為0.002mol/L，試求該天然水的總硬度。且如何證明這個硬度是暫時硬度還是永久硬度？,注意：水的硬度可分為暫時硬度（由碳酸氫鈣、碳酸氫鎂引起的）和永久硬度（由鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的）,2、常用的測定方法：總硬度試紙+標準色階,25,人飲用的水 若硬度過高，1、對于不習慣的人來說，易造成腸胃功能紊亂，導致疾病的發(fā)生，如南方人初到北方時的“水土不服”現象；長期飲用過硬的水，還會使胃炎、結石等病的發(fā)病率上升。2、浪費肥皂，衣物不易洗凈，還使衣服變硬。 3、鍋爐用水硬度過高易形成鍋垢，不僅浪費燃料，而且會使鍋爐管

11、道因受熱不均而導致變形或損壞，嚴重時會引起爆炸事故。 若硬度過低，則人無法從水中吸收人體發(fā)育所必需的無機鹽離子和微量元素等，對人體的危害也很大。,危害,26,硬水的軟化,降低水中鈣、鎂離子的含量，就叫做硬水的軟化。,思路1：若硬水中鈣、鎂離子是以碳酸氫鹽的形式存在,由于氫氧化鎂的溶解性比碳酸鎂的溶解性要小得多,因而繼續(xù)加熱時,碳酸鎂要轉化為氫氧化鎂:,MgCO3 + 2H2O = Mg(OH)2 + CO2,思考：現在你知道為什么水瓶使用時間長瓶膽上會有一層水垢？,27,硬水的軟化,降低水中鈣、鎂離子的含量，就叫做硬水的軟化。,思路2:凡硬水可用藥劑軟化法，先加石灰、后加碳酸鈉。,（1）若硬水

12、中鈣、鎂離子是以碳酸氫鹽的形式存在,Ca2+ + 2HCO3- + Ca2+ + 2OH- = 2CaCO3 + 2H2O,Mg2+2HCO3-+2Ca2+4OH- =Mg(OH)2+2CaCO3+2H2O,Ca2+ + CO32- =CaCO3,（2）若硬水中鈣、鎂離子是以氯化物、硫酸鹽的形式存在,Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2,Ca2+ + CO32- =CaCO3,CaSO4+ CO32- =CaCO3+SO42-,28,硬水的軟化,降低水中鈣、鎂離子的含量，就叫做硬水的軟化。,思路3:凡硬水可用離子交換樹脂進行軟化,離子交換樹脂由交換劑本體（有機高聚物，用R表示）和交換基團兩部分組成。 陽離子交換樹脂：磺化煤（NaR）、RSO3H 陰離子交換