化工與健康 第五講 水的化學(xué)

化工與健康第五講水的化學(xué)第1頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一播放純凈水視頻第2頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水的生活化學(xué)LiveChemistryofWater水與日常生活水的凈化與優(yōu)化

飲料

水資源的開發(fā)與利用第3頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1水與日常生活地球形成的初期，大規(guī)模的火山爆發(fā)釋放出大量揮發(fā)性氣體，這些氣體的主要成分是水蒸氣(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)的水匯聚在地殼表面的低洼處，便形成了現(xiàn)今地球上的海洋和天然湖泊。對(duì)于活的有機(jī)體的生存來說，水是關(guān)鍵性的，人不吃飯可以活兩個(gè)多月，而不喝水只能活幾天。第4頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1活的有機(jī)體中水的分布與生物學(xué)功能有機(jī)體含水量(％)有機(jī)體含水量(％)海生無脊椎動(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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一人體中水的分布細(xì)胞中的水占體重的40％細(xì)胞外的液體占體重的15％血漿中的水占體重的5％第6頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水有許多生物學(xué)上的功能①水在消化和新陳代謝的化學(xué)反應(yīng)中起著很大作用：水通過血液將營(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)的廢物毒殺。第7頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一②水有保持溶解狀態(tài)的鈉和鉀的能力，這對(duì)傳送電脈沖使肌肉和神經(jīng)活躍是不可缺少的，因此，水在體液和細(xì)胞的酸堿平衡上起著主要作用。③人體內(nèi)到處無時(shí)不在進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)所釋放的熱，在調(diào)節(jié)體溫始終保持在37℃中水起著主要作用。第8頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一④我們體內(nèi)的水同時(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，同樣人體的骨骼、關(guān)節(jié)、器官和神經(jīng)也有液體潤(rùn)滑，使我們?cè)诠腆w的世界中生活時(shí)，身體不致因必須承受無數(shù)震蕩而受到傷害。第9頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水就象自然界中的溪流和潮汐一樣，流入、流過而又流出。那流動(dòng)、潤(rùn)滑、溫暖、消熱的水，那溶解著又?jǐn)y帶著滋養(yǎng)我們的各種分子(或離子)的水，才是生命得以生存的源泉。第10頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一趣題討論1：想想看你的飲水夠量嗎？水有許多生物學(xué)上的功能，對(duì)于人的生存來說，水的作用僅次于空氣。然而大多數(shù)人都不知道自己每天應(yīng)該喝多少量的水，事實(shí)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)上功能，如果飲水不夠量，那么人體的生理機(jī)能的每一部分都有可能受損害?，F(xiàn)實(shí)生活中就有許多人由于喝水不足量而導(dǎo)致脂肪堆積、肌肉松弛、消化和其它器官功能下降、體內(nèi)毒素增加、肌肉和關(guān)節(jié)疼痛、水的滯留量增加等等。第11頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

人只有感到口渴了，才會(huì)去喝水。那么人為什么會(huì)感到口渴呢？原來人體組織液中鈉離子濃度的正常值為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)有一種化學(xué)信號(hào)流經(jīng)腦的飲水中樞，再由腦中樞向口和喉發(fā)出一種信號(hào)，此時(shí)口和喉的神經(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，這樣渴就解了。第12頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一那么我們每天究竟需喝多少量水呢？這里有一個(gè)簡(jiǎn)單的公式可以用于估算：一個(gè)不需劇烈運(yùn)動(dòng)的健康人，每天的飲水量約為每公斤體重33毫升水；而對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)員來說，每天的飲水量約是健康人的4/3倍。這樣，一個(gè)健康人每天至少需要喝8~10杯水，每杯水約230毫升。體胖者每超出理想體重11公斤，就應(yīng)該比正常的健康人多喝一杯水。第13頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一O1.2水的結(jié)構(gòu)和特性HH0.096nm105°-＋水的結(jié)構(gòu)（水蒸氣中）第14頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氧原子的電負(fù)性比氫原子的電負(fù)性大，每個(gè)O－H共價(jià)鍵都是極性的，而水分子的“V”形結(jié)構(gòu)使得整個(gè)分子呈現(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，氫和氧的電負(fù)性之差很大，使得H2O中的成鍵電子顯著偏離氫原子，因此H2O分子中體積很小的氫原子幾乎就象赤裸裸的質(zhì)子，這種氫原子就能被另一個(gè)分子內(nèi)的氧原子所吸引，即形成氫鍵。第15頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氫鍵決定了水具有異常特性，如高的熔點(diǎn)與沸點(diǎn)，高的氣化熱、溶化熱與比熱等。氫原子氧原子水分子中氫鍵的形成第16頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化合物分子量熔點(diǎn)熔解熱沸點(diǎn)蒸發(fā)熱偶極矩(℃)(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)類似的物質(zhì)特性碲

硒

第17頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水的熔點(diǎn)0℃和沸點(diǎn)100℃在常溫附近，用一般的加熱或泠卻方法就很容易實(shí)現(xiàn)，因此人類常常利用水的固、液、氣三態(tài)變化來轉(zhuǎn)換能量。水的高氣化熱，高比熱——調(diào)節(jié)有機(jī)體的體溫水的高熔化熱，冬季冰的形成和春天冰的熔化都很緩慢，春天冰熔化時(shí)不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性洪水水能儲(chǔ)存大量的太陽(yáng)能，這對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂蚓哂姓{(diào)節(jié)作用。第18頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一冰中的水分子內(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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一冰晶體結(jié)構(gòu)：鍵長(zhǎng)比液態(tài)和氣態(tài)水大，鍵角也大（四面體角）——分子間保持著較大的空隙，使得冰的密度小于液態(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)膨脹可以破壞或殺死細(xì)胞，因此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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一趣題討論2：奇異的二聚水？20世紀(jì)60年代末，太平洋中部赤道附近的一個(gè)圣誕島上出現(xiàn)一種奇特的現(xiàn)象：天空陽(yáng)光燦爛，但太陽(yáng)光卻疲軟無力，弱不灼人，仿佛在清澈透明大氣中有一道神秘的屏障阻擋了太陽(yáng)光灼人的熱氣，神秘屏障——二聚水。第21頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

水蒸氣不能吸收太陽(yáng)光中的紅外線，而由兩個(gè)水分子靠氫鍵形成的水分子即二聚水，它繞氫鍵旋轉(zhuǎn)所需的能量恰好是紅外線光子的能量，二聚水分子的運(yùn)動(dòng)吸收太陽(yáng)光中的紅外線，使得天空中燦爛的太陽(yáng)光顯得疲軟無力。生活空間中二聚水的含量極其低微，而赤道海洋上空的潮濕、炎熱環(huán)境為二聚水的產(chǎn)生提供了有利的條件。二聚水這種能夠吸收紅外線的奇異作用有朝一日將被人類用于調(diào)節(jié)氣候。第22頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一趣題討論3：為什么人的正常體溫是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℃，而皮膚的溫度則與氣溫有關(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)猶如一個(gè)大的蓄熱器，當(dāng)人體過熱時(shí)，控制體溫的中樞神經(jīng)發(fā)出出汗指令，刺激汗腺出汗帶走體內(nèi)大量的氣化熱；同時(shí)抑制下丘腦后部的交感神經(jīng)中樞，消除皮膚內(nèi)血管的收縮，促使皮膚迅速散熱。第23頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一外界寒泠時(shí)，體內(nèi)的水分起保溫作用，同時(shí)由于人體過泠，血管收縮，出汗停止，下丘腦發(fā)出寒顫，促進(jìn)去甲腎上腺素和腎上腺素的分泌，使細(xì)胞加快代謝速度產(chǎn)生熱量。在體溫自我調(diào)節(jié)過程中，水的高氣化熱和高比熱起重要作用。第24頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水污染主要來自農(nóng)場(chǎng)、生活下水道、工業(yè)排放水以及酸雨等。據(jù)稱，目前全世界每年約有4200多億立方米的污水排入江河湖海，污染了55000億立方米的淡水，占全球徑流量的14％以上，水資源受到嚴(yán)重的污染。2水的凈化2.1水污染第25頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一食物鏈?zhǔn)撬牧硪粋€(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)環(huán)節(jié)一個(gè)環(huán)節(jié)地逐級(jí)相連，構(gòu)成鏈狀的系列，即稱食物鏈。食物鏈的一種突出的特性就是富集作用。某些重金屬元素或其它有毒物質(zhì)在水中的濃度并不高，但食物鏈的選擇性富集作用使得這些毒物可能達(dá)到很高的濃度，從而產(chǎn)生有害于機(jī)體的作用。第26頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例如，DDT(二氯二苯代三氯乙烷)及其多數(shù)同類物均有持久性殺蟲能力，它不在環(huán)境內(nèi)降解，而在脂肪組織內(nèi)的溶解度卻很高，因此容易在食物鏈內(nèi)富集。大氣中的殺蟲劑DDT的濃度只有0.000003ppm，而降落在海水中，在浮游生物體內(nèi)濃度將富集達(dá)到0.04ppm，小鰷魚吞食后可以富集到1ppm，取食小鰷魚的海鷗竟使DDT濃度達(dá)到75ppm。對(duì)于原有濃度來說，DDT已經(jīng)富集了約2500萬(wàn)倍以上。第27頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一汞(Hg)在食物鏈中的富集現(xiàn)象如圖1所示。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)菌的作用下會(huì)生成有機(jī)汞(如二甲基汞)，二甲基汞的毒性比汞強(qiáng)，更容易富集于腦部并在其中長(zhǎng)期滯留。當(dāng)腦中二甲基汞濃度達(dá)到5ppm時(shí)，便產(chǎn)生汞中毒癥狀，達(dá)到12ppm時(shí)可以致死。第28頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一濃度

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食物鏈中汞的富集ppb十億分之一0.1ppb0.1ppb5ppb5ppb25ppb25ppb50ppb50ppb500ppb500ppb1ppm1ppm第29頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一類型實(shí)例1耗氧廢物人和動(dòng)物排出的廢物、腐爛的動(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水污染物的類型第30頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（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)單的物質(zhì)，因此它將永遠(yuǎn)停留在水中，使得河道和污水處理池泡沫堆積如山。LAS：直鏈烷基苯磺酸鹽容易被需氧細(xì)菌所降解的洗滌劑——新一代洗滌劑?；瘜W(xué)家對(duì)這個(gè)洗滌劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修改。第31頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）殺蟲劑1939年化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種殺蟲劑DDT。它對(duì)多種致病害蟲與昆蟲都非常有效，被廣泛用來?yè)錅缫允臀脼槊浇榈牧餍胁∪绨哒顐童懠?，它流入到江河湖海里。DDT及其多數(shù)同類物有持久性殺蟲作用，它不能很迅速地被動(dòng)物代謝，其半衰期約為8年。DDT易在食物鏈內(nèi)富集，給某些食肉動(dòng)物如鷹及鶚帶來了災(zāi)難：影響鳥體內(nèi)調(diào)節(jié)鈣代謝的分子，使得鳥下的蛋很容易破碎，幼鳥成活率急劇下降，某些地方的鷹、鶚幾乎完全滅絕。

第32頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（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)也具有毒性，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)生更大的毒性；(c)在人體內(nèi)某些器官內(nèi)蓄積，導(dǎo)致慢性中毒；(d)可經(jīng)過食物鏈途徑富集。一旦進(jìn)入環(huán)境就難以凈化。第33頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表3有毒微量元素的主要來源及對(duì)人體的危害性元素主要來源對(duì)人體的危害性鉛含鉛汽油、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/升水引起貧血、肝病鋅、鉛礦的開采以致死亡，骨骼變異癥。與加工鈹煤炭燃燒，核燃即使低水平，長(zhǎng)期接觸可造成肺部料加工，某些火損傷，也可致死。箭燃料第34頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)人體的危害性砷

煤炭燃燒，磷酸鹽的慢性中毒如肝、腎炎，神經(jīng)麻痹雜質(zhì)，硫化礦的加工和皮膚潰瘍，大劑量引起腸胃的工業(yè)廢水失常致死，少量也可能致癌。鉻

電鍍、染色、制革、腸胃粘膜炎、致癌，攝入量達(dá)每照相材料、顏料等公斤體重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毫克引起腹痛、嘔吐，工業(yè)廢水長(zhǎng)期過量造成肝硬化。第35頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一生活或工業(yè)廢物最嚴(yán)重的影響是增加天然水源的生化耗氧量(BOD)，因?yàn)樾柩跫?xì)菌利用氧氣使污水里的復(fù)雜有機(jī)物降解成為簡(jiǎn)單物質(zhì)的過程中，降低了水中的溶氧量。我國(guó)飲用水源符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的僅占10％，基本符合的約占20％，不符合的高達(dá)70％。在一些飲用地下水的城市里，90％的地下水受到不同程度的污染。全國(guó)532條河流中已有436條河流受到不同程度的污染，湖泊受污染達(dá)到高富營(yíng)養(yǎng)化水平的占全部湖泊的63.6％，人口密集地區(qū)的湖泊與水庫(kù)幾乎全部受到污染。第36頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一趣題討論4：水質(zhì)與人體健康

1953年年底在日本的水俁(yu)村，發(fā)生了一種以特異性神經(jīng)障礙為主的怪病。最初發(fā)生這種怪病的是一名小女孩，她手足拘攣，怪聲叫喊而死。當(dāng)時(shí)人們根本就搞不清這是怎么一回事，在她的死亡診斷書上只好寫上“小兒麻痹”的死亡原因。這種病的發(fā)病非常緩慢，沒有前驅(qū)癥狀，也沒有發(fā)熱，有時(shí)會(huì)在喝酒后發(fā)作。患者一開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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一走路不能跑，而且容易絆跤，說話也會(huì)變得嬌聲嬌氣,此外患者還出現(xiàn)視物不清、耳朵發(fā)背、吞飲困難等現(xiàn)象。1953年發(fā)這種怪病的共有116人，其中43人死亡。到1956年5月，水俁地區(qū)發(fā)生了更多類似上述癥狀的怪病，人們便開始懷疑這是一種污染病，同時(shí)開始追查這種怪病的病因。經(jīng)過多方面的共同努力，人們終于發(fā)現(xiàn)，這種病的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）排放的污水中的甲基汞，甲基汞污染了魚、貝，第38頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一使該污水流過的河道里的魚、貝的含汞量高達(dá)9ppm~24ppm，人們大量食用被污染的魚、貝，從而導(dǎo)致甲基汞中毒（汞中毒死亡者的肝臟中含汞高達(dá)20ppm~70.5ppm）。后來這種病被命名為“水俁病”。第39頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水質(zhì)與人體健康在我國(guó)福建省清流縣的高坂村，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)遷入的，在落戶的20多年間，全村出生的嬰兒全部都是女嬰。最有趣的是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)近聞名的“女兒村”。無獨(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)出生的嬰兒也全都是女孩。這到底是怎么回事呢？第40頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一科學(xué)家們對(duì)當(dāng)?shù)氐耐寥?、水質(zhì)、食物進(jìn)行了取樣分析，同時(shí)對(duì)村民的身體進(jìn)行了全面檢查，終于找到了原因。原來這個(gè)村莊的水源已被金屬鎘(Cd)嚴(yán)重污染，使得這里的村民體內(nèi)鎘的含量大大超過了正常人體內(nèi)鎘的含量，即鎘中毒。為什么飲水中鎘的含量特別高就會(huì)只生女不生男呢？科學(xué)家們通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)：在豬和老鼠的飼料中加入一定量的鎘，結(jié)果其子代雄性出生率下降，而雌性出生率則明顯上升。第41頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水質(zhì)中汞的污染會(huì)對(duì)人類健康帶來危害，而重金屬鎘的污染也會(huì)危害人類。第42頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.2水的凈化①懸浮物的清除水停留在貯存池或通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

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

第43頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一常用的膠凝劑明礬:一般用量為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，m10

不僅能清除水中的懸浮物，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)生成溶于水的有色化合物。第44頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一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)，所生成的絮狀體比無機(jī)膠凝劑所形成的絮狀體的沉降速度快，可提高膠凝沉淀設(shè)備處理能力。第45頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一②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)＋H2OCO2(aq)＋4H+(aq)＋4Cl-(aq)特點(diǎn)：除氯能力非常大，去除水中有機(jī)物的能力有限再生：1000℃高溫曝氣法去除水中某些臭味雜質(zhì)，如H2S等。第46頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

離子交換樹脂

一種不溶于水的具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的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，而把本身所含的另外一種帶有相同電荷的離子交換下，并放出到水中去。

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

特點(diǎn)：去離子水的電導(dǎo)僅為普通蒸餾水電導(dǎo)的1/10。第47頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一趣題討論5：石頭具有保健功能嗎？你見過形狀如飯團(tuán)一樣，質(zhì)地十分疏松的石頭嗎？它的俗名叫作做“麥飯石”因其具有保健功能，被譽(yù)為“保健石頭”。它是我國(guó)特有的瑰寶，分布在我國(guó)北部和中部地區(qū)，尤其以內(nèi)蒙古自治區(qū)奈曼旗平頂山的麥飯石的質(zhì)量為最優(yōu)，其儲(chǔ)量估計(jì)約1700萬(wàn)噸。

麥飯石為什么具有保健功能呢？原來麥飯石中含有59種元素，其中18種元素是人體所必需的微量元素，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)改善人體進(jìn)狀況具有一定的作用。當(dāng)采用麥飯石處理水時(shí)，它能吸附水中的有機(jī)物和無第48頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一機(jī)物，與水中離子進(jìn)行離子交換，除去水中對(duì)人體健康有害的物質(zhì)，如鉻、鎘、鉛、汞、氰化物等，同時(shí)釋放出對(duì)人體健康有益的微量元素，從而發(fā)揮出保健功能。

用麥飯石水制成的酒、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的化妝品不含鉛、汞、砷等有害物質(zhì)，而它所含的微量元素能促進(jìn)皮膚血液循環(huán)，調(diào)節(jié)新陳代謝，提高皮膚彈性，使皮膚豐滿而富有活力，從而延緩皮膚衰老，增進(jìn)皮膚的健美等。因此，麥飯石被譽(yù)為“保健石頭”不足為奇。第49頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一③蒸餾與反滲透法

蒸餾：古老的方法，太陽(yáng)能蒸餾器的蒸餾技術(shù)。

反滲透：通過反滲透膜把水(溶劑)從溶液中分離出來的一種方法。

應(yīng)用：海水淡化，硬水軟化以及維生素、抗菌素等的濃縮等。滲透：水透過半透膜向溶液方向遷移的現(xiàn)象。動(dòng)力——滲透壓反滲透：溶液上方外加壓力大于水的滲透壓，水從溶液中向純水方向遷移，此過程稱為反滲透。第50頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一④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)電的細(xì)菌表面，穿透細(xì)菌的細(xì)胞膜而進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，氯原子的氧化作用破壞了細(xì)菌某些酶系統(tǒng)，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。第51頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

去除水中劇毒的氰化物(CN-離子):

10OH-+2CN-+5Cl2N2＋2HCO3-

+10Cl-+4H2O加氯前或后，加入少量氨或銨鹽，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

氯胺在水中緩慢分解釋放出HOCl分子第52頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

漂白粉常用氧氯化鈣，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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

臭氧(O3)消毒：特別強(qiáng)烈的氧化劑，殺菌作用比氯快15～30倍，臭氧不僅殺菌效果好，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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

紫外線殺菌機(jī)理是：微生物的蛋白質(zhì)和核酸吸收紫外光能量，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性而引起微生物（細(xì)菌等）死亡。光波長(zhǎng)為490-140nm時(shí)具有殺菌能力，最佳260nm紫外線消毒時(shí)間短、殺菌力強(qiáng)，易控制，沒有持續(xù)時(shí)間能力，燈管壽命短，成本高。第55頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一城市水處理廠，其生產(chǎn)過程包括沉淀、膠凝、過濾、曝氣、消毒等。若要生產(chǎn)飲料用水或純水需再采用離子交換法或反滲透法。第56頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.3水的優(yōu)化礦泉水來自地下遲緩循環(huán)帶，存在于流動(dòng)的深部地區(qū)約500～600米深處，有大構(gòu)造破壞時(shí)達(dá)1000～2000米(熱水)，它經(jīng)過復(fù)雜的動(dòng)力作用，巖層中的鹽分以很慢的速度被沖刷溶解，水的成分能長(zhǎng)期保持恒定，它是淤泥沉積到巖層成巖作用各階段的殘留水，或者是滲透到巖層裂隙和孔隙中去的封存水。因此礦泉水是被自然界礦物質(zhì)所優(yōu)化的水。第57頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

碳酸氫鹽型，HCO3-的毫摩爾數(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的毫摩爾數(shù)大于25％，可分為鈉質(zhì)泉、鈣質(zhì)泉、鎂質(zhì)泉。

硫酸鹽型，SO4的毫摩爾數(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)。成分復(fù)雜的礦泉水，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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一含生物活性離子的礦泉水：Fe>10mg/L，As：1mg/L，Br：25mg/L，I：10mg/L，Li：5mg/L。

含氣體的礦泉水，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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一人工礦泉水是用優(yōu)質(zhì)泉水或地下水進(jìn)行人工礦化而制得的。人工礦泉水的生產(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的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，含碳酸氫根陰離子的礦泉水屬于營(yíng)養(yǎng)學(xué)上的“堿性飲料”。

第60頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

用麥飯石也可制得優(yōu)質(zhì)礦泉水。磁化水：水在磁力線的作用下，原先締合的水分子團(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)的水十分接近，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)期飲用磁化水，對(duì)腎結(jié)石、甲狀腺機(jī)能失調(diào)、高血壓等數(shù)十種棘手的疾病都有顯著療效。第61頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一趣題討論6：水越純?cè)胶脝?？近年來，人們?duì)飲用水要求越來越高，蒸餾水、純水、太空水正式成為商品，進(jìn)入千家萬(wàn)戶。但將純水作為基本的飲用水的做法是不科學(xué)的。天然水在自然界循環(huán)過程中，始終與大氣、土壤、巖石等相接觸，致使天然水中溶解或懸浮著各種各樣的“雜質(zhì)”，如鈣、鎂、鉀、鈉、鐵、錳、碳、氨、硅、鋁、磷及其他化合物，還生活著許多微生物(如各種菌類)，天然水中的“雜質(zhì)”有許多是人體所必需的微量元素。第62頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水是人體獲得微量元素的主要來源之一。人們?nèi)绻L(zhǎng)期以純水作為飲用水，不僅無法從水體中獲得人體所需要的微量元素，而且還會(huì)帶走體內(nèi)本身所含有的微量元素，這樣就不利于健康，因此飲用水并非越純?cè)胶?，我們還是應(yīng)該提倡多喝清潔的天然水。

富含微量元素的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，那里的泉水無色透明，澄清不含異物，有辣、酸、澀等味道，好像“啤酒”一樣，因此有人稱它為“啤酒泉”。第63頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一“啤酒泉”地處草原，5公里以內(nèi)無污染源，它含有溴、碘、鋅、鉬等18種對(duì)人體健康必不可少的微量元素和好些藥物的主要成分，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)的疾病有顯著療效。第64頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一傳說茶葉作為飲料始于公元2737年前的神農(nóng)時(shí)代，有“神農(nóng)嘗百草，日遭七十二毒，得茶而解之”之說。中華民族在茶的培育、制造、品飲、應(yīng)用，及對(duì)茶文化的形成和發(fā)展上，為人類文明史留下了絢麗光輝的一頁(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，飲茶則遍及全球。3飲料

茶是生活的享受，健身的飲料，友誼的紐帶。第65頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一茶多酚（兒茶素）的結(jié)構(gòu)式茶葉含有400多種化合物，最主要的有效成分為咖啡堿，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種不同的氨基酸。第66頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一茶多酚具有防止血管硬化、降低血脂、消炎抑菌、防輻射、抗癌變等多種功效。第67頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一功效作用機(jī)理興奮提神茶葉中的咖啡堿等化合物能促進(jìn)腎上腺體垂體的活動(dòng)，誘導(dǎo)兒茶酚胺的生物合成，從而加快心血管系統(tǒng)的作用和效能。利尿和解除疲勞咖啡堿、可可堿以及芳香油的綜合作用可以提高尿液從腎臟中濾出率，由于茶的利尿作用，使人體組織中的乳酸逐漸排出體外，從而減少肌肉的疲勞感覺。助消化作用咖啡堿可以增強(qiáng)消化道動(dòng)，有助于食物消化。多酚類化合物更能減少胃潰瘍出血，保護(hù)消化系統(tǒng)，發(fā)揮正常的消化功能。第68頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一功效作用機(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，痢疾桿菌等多種病原菌都有明顯的抑制作用。降血脂抗動(dòng)脈粥樣硬化綠茶具有降低血液中膽固醇的作用，還有軟化血管的功效。降低血壓兒茶素類化合物對(duì)血管緊張素I轉(zhuǎn)化酶活性有明顯抑制作用，并能使血管壁松弛，增加血管的有效直徑，從而使血壓下降。第69頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一降低血糖茶葉中的復(fù)合多糖，兒茶素類化合物具有類似胰島素的作用，有明顯的降糖效果。抗衰老、抗癌變、清除自由基維生素C、維生素E具有增強(qiáng)抵抗力，延緩衰老的作用，兒茶素類化合物具有明顯的抗氧化活性，可以消除自由基，阻斷致癌物亞硝胺的合成。健齒防齲作用多酚類化合物可以殺死齒縫中齲齒細(xì)菌，氟化合物更具有健齒防齲作用。明目作用維生素C可以防止白內(nèi)障，維生素A可預(yù)防夜盲癥。對(duì)重金屬毒害的解毒作用對(duì)水中的鎘、鈷、銅、鎳、鉛等重金屬具有非常徹底的吸附效果，茶汁能使汞離子沉淀。第70頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一茶對(duì)防輻射傷害，減輕吸煙對(duì)人體的毒害，預(yù)防體內(nèi)結(jié)石，防止各種維生素缺乏等方面都具有明顯而神奇的作用。低溫速溶茶晶來替代原有的茶葉。茶葉中有效活性成分作為醫(yī)療、飲料、保健品、食品添加劑等方面的主要原料，其市場(chǎng)前景十分廣闊。第71頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.2汽水溶解過濾配制精濾混合冷卻加氣裝瓶

CO2檢查成品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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一②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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一CO2的作用：（a）清涼作用H2CO3＝CO2＋H2OCO2逸出把熱帶出來；（b）阻礙微生物生長(zhǎng)，延長(zhǎng)貨架壽命；（c）突出香味，CO2逸出時(shí)能帶出香味；（d）有舒服的剎口感，產(chǎn)生特殊風(fēng)味。第74頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一趣題討論7：神秘的可口可樂100多年以前，美國(guó)有個(gè)名叫約翰·斯蒂斯·彭伯頓的制藥公司老板，總想創(chuàng)造一直有提神、解乏、治頭痛功效的藥用糖漿。1886年5月的一天，彭伯頓躲在實(shí)驗(yàn)室里又開始設(shè)計(jì)著新的配方，他將幾種能提神、止渴、清心的藥劑糖漿混合在一起，然后放入一些可樂果、古柯葉和一種從南美洲植物的提取物，再加入少量咖啡因、糖、磷酸，攪拌后意外地得到了誘人的墨綠色混合劑，而且其味道相當(dāng)好，這就是最早的“可口可樂”飲料了。第75頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)在世界上每天要喝掉幾億瓶可口可樂，然而知道可口可樂這一秘方的人據(jù)說還不超過10個(gè)。其實(shí)它的99％以上配料是碳酸水、糖、磷酸、咖啡因、焦糖藥劑，少量的古柯葉和可樂果的提取物?？煽诳蓸凤嬃鲜菐追N物質(zhì)的混合物，可能還包含了很復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。第76頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.3果汁果汁型汽水，指含2.5％及2.5％以上天然果汁的碳酸飲料。果味型汽水是以食用香精為主要賦香劑的碳酸飲料(包括2.5％以下的天然果汁的飲料)。第77頁(yè)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.4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)，共89頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4水資源開發(fā)與利用存在形式水量(109m3)占總水量比例/％海洋132000000097.3大氣130