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(xué)與技術(shù) 專題1 多樣化的水處理技術(shù),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(nóng)業(yè)污水是造成水體污染的關(guān)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(zhì)。,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(zhuǎn)化為穩(wěn)定的NH2Cl，當

3、HClO開始消耗后，平衡左移又產(chǎn)生HClO起殺菌作用,目前，科學(xué)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(yīng)的化學(xué)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(xiàn)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(lián)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(chǎn)生Cl2(占ClO2體

4、積的一半)，使產(chǎn)物純度低。試寫出該法制ClO2的化學(xué)反應(yīng)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(zhì)量時，ClO2的氧化能力是Cl2的 倍。,2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2+Cl2+2H2O,2.63, Na2FeO4物質(zhì)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(zhì)標準生產(chǎn)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(yīng)生成有毒害的物質(zhì)；二自來水需要經(jīng)過很長的管道輸送，極

5、有可能受到二次污染，導(dǎo)致微生物滋生。,使用自來水還應(yīng)注意： (1)警惕早晨“死水殺手 (2)拒絕飲用反復(fù)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(zhì)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(guān)注，倡導(dǎo)節(jié)約用水,1、第47屆聯(lián)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(nóng)林灌溉、消防、沖廁所之用?！爸兴笨删徑馑Y源短缺問題。,14,了解污水中的污染物,15,1、水的理化性質(zhì)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(yīng)水體自凈能力的大小。 BOD：水中有機物經(jīng)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(xué)處理法通過施用化學(xué)試劑或采用其他化學(xué)手段進行廢水處理的方法，如化學(xué)混凝法(加凈水劑)、 中和法（軋鋼廠中的廢水(酸性)） 化學(xué)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(yīng)方程式： 1、用石灰水、空氣將Fe2+轉(zhuǎn)化Fe(OH)3除去 2、用石灰水調(diào)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(xué)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(guān)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(shù)，進行海水淡化,海水淡化就是利用物理、化學(xué)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(shè)備簡單、技術(shù)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(chǎn)淡水，關(guān)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(zhì)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(zhì)，如7.1mgMgO)稱為

10、1度。,例如:經(jīng)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(xí)慣的人來說，易造成腸胃功能紊亂，導(dǎo)致疾病的發(fā)生，如南方人初到北方時的“水土不服”現(xiàn)象；長期飲用過硬的水，還會使胃炎、結(jié)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(dǎo)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(zhuǎn)化為氫氧化鎂:,MgCO3 + 2H2O = Mg(OH)2 + CO2,思考：現(xiàn)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