高中化學專題一多樣化的水處理技術(shù)1.1水的凈化與污水處理課件蘇教版.ppt

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第一單元 水的凈化與污水處理,1．膠體的性質(zhì)？ 提示 ①丁達爾效應 ②聚沉 ③電泳 ④滲析 ⑤吸附,2．水解的含義？Al3＋、Fe3＋水解反應？ 提示 水解是指弱酸陰離子或弱堿陽離子結(jié)合水電離出的 H＋或OH－生成弱酸或弱堿促進了水的電離。,3．判斷強弱電解質(zhì)的依據(jù)？,電解質(zhì)在水溶液中的電離程度。完全電離的為強電 解質(zhì)，如CaCO3、NaCl等，不完全電離的為弱電解質(zhì)，如 HClO、Al(OH)3等。,提示,1．了解水是寶貴的自然資源，知道自然界中沒有純水，知道天 然水中所含的主要雜質(zhì)。 2．知道生活用水、工業(yè)用水對水質(zhì)有一定的要求，了解水處理的主要環(huán)節(jié)，認識化學沉淀劑、氯水、臭氧、二氧化氯、活性炭在水處理中的作用。 3．知道明礬的凈水原理，知道污水中的主要污染物及污水處理的主要方法——生物化學方法。 4．充分認識水資源保護的重要性。,天然水中雜質(zhì)含量超過一定標準時會影響水體的 作用，需要 后才能使用。生活用水的凈化途徑主要包括除去水中的 和 ， ，除去水中的異味等。 1．混凝法除天然水中固體雜質(zhì)和懸浮物 (1)混凝法就是在天然水中加入 ，使細小的懸浮物和膠體聚集成較大的顆粒而沉淀，然后 除去的方法。,人工凈化,固體雜質(zhì),懸浮物,消毒,混凝劑,自凈,過濾,(2)混凝劑，又叫做 ，可以除去水中的懸浮物質(zhì)。 常見的混凝劑有 ，有時還常用“聚合鋁”，即由堿式氯化鋁聚合而成的化合物聚氯化鋁。 (3)鋁鹽凈水的原理：鋁鹽是強電解質(zhì)，溶于水后完全電離出 ， 水解生成 可以吸附 形成沉淀，使之從水中分離出來。原理為氫氧化鋁膠體因吸附溶液中的陽離子而帶正電荷。天然水中的雜質(zhì)大多為 ，因此，帶 電荷的 能吸附水中 的膠粒，并使這些雜質(zhì)與氫氧化鋁膠體一起 。其他如 、 、 、 也有相同功效。,化學沉降劑,鋁鹽(硫酸鋁、明礬、堿式氯化鋁等),Al3＋,Al3＋,氫氧化鋁膠體,懸浮于水中的雜質(zhì),帶負電荷的膠粒,氫氧化鋁,帶負電荷,凝聚而沉降,硫酸鋁,硫酸亞鐵,氯化鐵,堿式氯化鋁,正,2．水的消毒 常用消毒劑有 、 、 、 等。利用的是這些物質(zhì)的 ，將細菌和病毒殺死而起到消毒效果。 3．除水的異味 活性炭顆粒的 大， 能力強。讓水通過由細小的活性炭顆粒組成的濾床可去除水中的異味。,氯氣,漂白粉、漂白精,臭氧,二氧化氯,比表面積,吸附,強氧化性,1.污水中的污染物 污水中的主要污染物有 、 、 、 、 、 、 等，也可能會因情況不同而含有不 同成分。 2．污水處理的主要方法——生物化學方法 (1)生物化學方法的定義：通常使用含有 的活性污泥，在強力通入空氣(曝氣)的條件下，微生物以水中的 為養(yǎng)料生長繁殖，將有機物分解為 、 等無機物，從而達到 的目的。 (2)生物化學方法的關(guān)鍵：培養(yǎng)好活性污泥中的 ，并提高處理過程的曝氣效率，使需氧微生物獲得足夠的 。,需氧廢物,傳染性物質(zhì),植物養(yǎng)料,有機物質(zhì),其他礦物及化學物質(zhì),由土壤沖刷帶來的沉,積物,放射性物質(zhì),大量需氧微生物,有機廢物,有機廢物,水,微生物,氧氣,凈水,,3．水的DO與BOD (1)DO表示 。 (2)BOD指 分解所需的氧氣量。污水中 ， 越高，水的富營養(yǎng)化程度 。 4．城市污水的再利用 城市污水中 約占70%，其次是 。工業(yè)污水中含有某些寶貴的資源，可 。生活污水中含有 ，是寶貴的肥源。城市污水經(jīng)處理后成為 ，可供 之用。在我國缺水嚴重的大連、青島等城市， 緩解了水資源的短缺。,水中的溶解氧量,水中有機物經(jīng)微生物,有機物的含量越大,BOD,越高,工業(yè)污水,生活污水,回收再利用,豐富的植物營養(yǎng)素,能二次利用的“中水”,農(nóng)林灌溉、灑水、消防、沖洗,廁所,“中水”,,【慎思1】 提示 不是。澄清的水只是沒有固體雜質(zhì)和懸浮物，可能含有大量的細菌、病毒等微生物，需繼續(xù)消毒殺菌才能變成干凈的水。,澄清的水是干凈的嗎？為什么？,【慎思2】 提示 (1)篩濾：用篩子對水進行篩濾，濾去較大的懸浮物。 (2)沉淀：加入混凝劑靜置，將水中的懸浮物沉淀到池底部。 (3)過濾：使水通過細沙，以除去沉淀和殘留的懸浮物。 (4)曝氣：把水暴露在空氣中，使水與空氣的接觸面增大，增加水中氧的含量，以加速水中有機物的分解。 (5)消毒：加入殺菌消毒劑殺滅水中的有害微生物。,自來水廠處理水的過程是什么？,【慎思3】 提示 不同。FeCl3水解生成Fe(OH)3膠體只能起到凈水作用。而Na2FeO4具有強氧化性，可以殺菌消毒還原為Fe3＋后再水解為Fe(OH)3膠體又可起到凈水作用。,FeCl3與Na2FeO4在凈水中的作用相同嗎？為什么？,現(xiàn)代水處理工藝為混凝→沉淀→過濾→消毒。 1．混凝劑可加入鋁鹽或鐵鹽，現(xiàn)代技術(shù)常用聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵作為混凝劑。 2．混凝劑的凈水原理是Al3＋或Fe3＋與水中的OH－結(jié)合成膠體，膠體能吸附水中的懸浮物質(zhì)而沉降。 3．鹽類水解：在水溶液中，鹽電離出來的離子跟水電離出來的H＋或OH－結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應。,獲得飲用水，凝聚過程中除去其中的懸浮物，常加入的凈水劑是 ( )。 A．明礬 B．NaCl C．Ca(ClO)2 D．FeCl3 解析 NaCl不用于凈水，Ca(ClO)2用于殺菌消毒，而不能使水中的懸浮雜質(zhì)沉降，鋁鹽和鐵鹽形成Al(OH)3膠體和Fe(OH)3膠體，可吸附水中的固體小顆粒而沉降，從而達到凈水的目的。 答案 AD,【例1】,天然水到飲用水凈化一般需要經(jīng)過的步驟除沉降懸浮物外，還需要 ( )。 A．煮沸 B．過濾 C．殺菌消毒 D．蒸餾 解析 天然水含有很多雜質(zhì)如泥土、難溶性無機鹽、可溶性無機鹽，微小的固體物質(zhì)和致病菌等，必須經(jīng)過綜合處理才能達到飲用標準，一般必須經(jīng)過沉降懸浮物、殺菌消毒等步驟。 答案 C,【體驗1】,1．液氯消毒 在我國，用液氯做消毒劑對自來水消毒，是很普遍的。因為用液氯成本低、材料來源方便，設(shè)備也簡單，易于操作，消毒效果良好，且積累了豐富的經(jīng)驗。但是，當水源污染較嚴重時，有機物的含量往往較高，若采用液氯消毒(特別是為了保證水質(zhì)進行預氯化處理時)，易導致許多有機鹵化物的產(chǎn)生。有些有機鹵化物危害人體健康，會誘發(fā)癌癥的產(chǎn)生。為此，現(xiàn)在國內(nèi)外普遍關(guān)注自來水的消毒處理問題，尤其對直接飲用的自來水，許多國家的有關(guān)部門專門規(guī)定了飲用水中的有機鹵化物指標(如三氯甲烷等)。,這樣，用液氯消毒就受到了限制。但是，限于我國自來水行業(yè)的現(xiàn)狀，自來水用液氯消毒仍會繼續(xù)。鑒于上述原因，改善目前加氯消毒工藝，研究最佳氯化條件，實施投氯自動化，做到科學合理地加氯，對降低飲用水的有害物質(zhì)含量，具有重要意義。,該裝置以食鹽水為電解質(zhì)，電解后陰極室得到燒堿溶液，陽極室可得到含有氯、二氧化氯、過氧化氫和臭氧的混合消毒劑。故有的廠家將這種生產(chǎn)裝置稱為“二氧化氯協(xié)同發(fā)生器”?；旌舷練怏w中二氧化氯的含量不高，但合理地選擇電解槽中的材料，恰當?shù)乜刂齐姌O電位和電解條件，可提高二氧化氯的含量。②化學法：由亞氯酸鈉作原料，應用較多的反應方法是亞氯酸鈉自氧化法和氯氣氧化法，反應方程式分別如下：5NaClO2＋4HCl===4ClO2＋5NaCl＋2H2O(亞氯酸鈉自氧化法)；2NaClO2＋Cl2===2ClO2＋2NaCl(氯氣氧化法)；從反應式可以看出，通過精確控制反應器中反應物的投加量，可以得到較純凈的ClO2，且轉(zhuǎn)化率較高。,3．臭氧(O3)消毒 臭氧是強氧化劑，氧化產(chǎn)物中毒副產(chǎn)物很少，作為消毒劑，具有廣譜的消毒效果，對水中的Fe2＋、Mn2＋、嗅和色等有很好的去除作用。但O3需現(xiàn)場制備，現(xiàn)場使用。還由于臭氧是由臭氧發(fā)生器以電作動力制備，發(fā)生器設(shè)備昂貴，運轉(zhuǎn)費用高，消毒后難以在水中維持一定的殘余量以控制水的再污染等因素，制約了臭氧在飲用水消毒中的推廣作用。,下列方法不能用于對飲用水進行殺菌消毒的是 ( )。 A．加熱煮沸 B．加入Ca(ClO)2 C．加入純堿 D．加入ClO2 解析 細菌主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，殺菌的實質(zhì)是用強氧化劑或在高溫條件下使菌體蛋白質(zhì)變性，對少量水通常使用加熱煮沸法來殺菌消毒，對大量水多用氧化劑來殺菌消毒，故C不正確。 答案 C,【例2】,蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)失去生理活性。那么，生物就失去生命而死亡，蛋白質(zhì)變性后不再有生理活性，強氧化劑、酒精、加熱、紫外線、重金屬離子等都可引起蛋白質(zhì)變性。,下列物質(zhì)可以代替漂白精的是 ( )。 A．濃氨水 B．Na2CO3 C．Na2FeO4 D．NaOH 解析 漂白精主要成分Ca(ClO)2具有強氧化性，可用于殺菌消毒，四個選項中具有強氧化性的物質(zhì)是Na2FeO4，因為Fe元素為＋6價。 答案 C,【體驗2】,污水處理時，污水中的懸浮物可用混凝法除去；對其他溶解在水中的污染物，則要根據(jù)其化學性質(zhì)采用有針對性的化學方法，如酸堿中和法、重金屬離子沉淀法等。,3．處理工業(yè)廢水還有其他方法，如氧化還原法等。在實際處理工業(yè)廢水時，根據(jù)污染物組成和回收用水水質(zhì)要求的不同，經(jīng)常需要采用多種技術(shù)分步處理，才能達到排放標準或復用指標。,污水處理的主要方法有：①中和法；②化學沉淀法；③氧化還原法；④過濾法。其中屬于化學方法的有 ( )。 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①②③④ 解析 本題考查了物質(zhì)分離的方法。中和法、化學沉淀法(加入化學試劑形成沉淀)和氧化還原法均屬于化學方法，而過濾法是分離難溶性固體和液體分離的方法，屬于物理方法。 答案 A,【例3】,化學法包含有化學反應，而物理法不包含有化學反應。,請回答下列問題： (1)向中和反應池中通入壓縮空氣的作用是____________。 (2)若廢水中細菌含量較高，往往用漂白粉代替石灰乳沉淀Zn2＋，漂白粉沉淀Zn2＋的離子方程式是 ________________________________________。,(3)污泥處理系統(tǒng)除去污泥后，可得到的工業(yè)副產(chǎn)品有________(填化學式)。 (4)薄膜液體過濾器是將膨體聚四氟乙烯專利技術(shù)與全自動控制系統(tǒng)完美地結(jié)合在一起的固液分離設(shè)備。為提高薄膜液體過濾器的過濾能力，廢水處理系統(tǒng)工作一段時間后，需要對薄膜進行化學處理，薄膜定期處理的方法是 ___________________________________________。 (5)經(jīng)上述工藝處理后的廢水pH＝8，此時廢水中Zn2＋的濃度為________mg·L－1(常溫下，Ksp[Zn(OH)2]＝1.2×10－17)，________(填“符合”或“不符合”)國家環(huán)保標準。,定期清洗濾膜上殘存的Zn(OH)2等雜質(zhì)，以免堵塞膜孔影響過濾流量等等。其中化學處理的方法是定期清洗濾膜上殘存的Zn(OH)2等雜質(zhì)。(5)先將國家環(huán)保標準值中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Zn2＋物質(zhì)的量濃度值，再計算要控制的c(OH－)的值，最后求pH(注意：實際計算時，無須每一步都算到底)。,