1获取洁净的水 地球上大量存在的天然水中含有很多杂质,无论是在我们的生活中,还是在工业生产 中,一般都不能直接使用。为了获得符合不同质量标准的水,以满足人们生活和生产的实 际用水需要,必须对水进行处理,以除掉水中的一些杂质。 天然水的净化 1.混凝法 天然水中常含有一些悬浮物和胶体,很难用自然沉降法除去。所以,常用加入混凝剂 的方法,使细小的悬浮物和胶体聚集成较大的颖粒而沉淀,然后过滤除去。 明矾是我们熟悉的一种混凝剂,在一些没有自来水的 地方,用它来净化水。明矾在水中发生电离: 水净化 water purification KAI(SO.2-K++AP++2S0 AF+与水发生水解反应①,生成A(OHD)3: A+3Ho一NOHD2+资料卡片 N(OHD)3在水中以絮状的胶体形式存在,由于水中 水处理方法的选择,通 的胶体杂质一般都带负电,而A(OH)3胶体粒子带正电, 常要考虑以下几个方面的 通过电性吸引作用,破坏了天然水中胶体杂质的稳定性,同题 使胶体杂质聚沉;同时,A(OH)3还能吸附一些悬浮物, 水质和数量的要求 ·根据水质和数量的要求 这样就起到了净水的作用。 选择有效的方法和设备 在工业生产中还常用硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫 ·考虑必要的成本核算, 酸铁等作混凝剂值得注意的是,近年来用含铝混聚剂处进行质量、数量及经济实用 理饮用水的安全性不断受到质疑,此方面的研究正引起人等方面的牍合评价,形成 们的重视 优化的水处理工艺方案 ①在溶液中盐电离出的离子与水电离出的I或O结合生成啊电解质的反应,叫微盐类的水解 24《第二单元化学与资源开发利用
实验21 在3个烧杯中都盛有河水(或并水),做以下实验: 实验 现象 烧杯1加入一些FeSO4·7H1O(绿矾),搅拌后静置 烧杯2 先加入适量NaOH溶液,使溶液的pH达到9左右, 然后加入一些FeSO·7HO,搅拌后静置 烧杯3加入一些Fe2(SO),搅拌后静置 由于FeSO4·7H2O来源充足,作为混凝剂在工业上应用比较多。FeSO4·7H2O在 水中的作用与铝盐相似,但水解后生成的Fe(OH2溶解度较大,混凝效果不好。所以, 实际应用时必须将Fe2+氧化成Fe+,在溶液中生成 Fe(Oh))2,起到较好的混凝作用。 FeSO4·7H2O溶于水后显酸性,而Fe2+在碱性条件下更容易被氧化成Fe+,所以要将 pH调到9左右。 学与间 铁盐的水解反应与铝盐相似,你能写出Fe3水解的离子方程式吗? 因为混凝剂难以清除溶解于水中的有机物、无机盐和资料卡片 微生物,作为生活用水,经过混凝法净化后,还必须进行 杀菌消毒,一般过程为:混凝沉淀一→过滤一→杀菌。 饮用水消毒 饮用水的杀酋,曾广泛 与交 采用液氯作消毒剂。但液氯 消毒会使水中所含的食物残 1.天然水中含有细菌,其主要成分是蛋白质。请你渣和浮游生物等多种有机物 举出几种在家中能杀灭水中细菌的简单方法。 发生变化,生成对人体有害 2.城市自来水以天然水为水源,你能简要地说明获的物质,因此,近年来人们 取自来水的过程吗? 逐步利用二氧化象(CIO2)、 3.从饮用水消毒剂和混凝剂的使用来看,请你考:0平进行饮用水消毒 在采取某种化学方法处理生活中的问题时,一般需要考虑 哪些问题? 2.化学软化法 天然水与空气、岩石和土壤等长期接触,其中溶解了许多杂质,如无机盐类、某些可 溶性有机物以及气体等,通常含有Ca2+、Mg2+等阳离子和HOO3、O2、Sx、a、 课题1获取洁净的水25
NO等阴离子。不同地区的天然水里含有这些离子的种 类和数量不同。一般地说,地下水、泉水中含Ca2+、硬水 hard water Mg2+较多,而雨水、河水、湖水中含Ca计、Mg2+相对软水 soft water 少一些 通常按水中Ca2+、Mg2+的多少,把天然水分为硬水和软水。含有较多Ca2+、Mg2+ 的水叫做硬水;含有少量Ca2+、Mg2+或不含Ca2+、Mg2+的水叫做软水。水的硬度①过 高对生活和生产都有害。例如,洗涤用水如果硬度太高,水中的Ca2+、Mg2+与肥皂反应 生成不溶于水的物质,不仅浪费肥皂,也洗不净衣物。在工业上对水的硬度也有要求,如 锅炉用水如果硬度太高,长期烧煮后,水里的钙盐和镁盐会在锅炉内结成锅垢,使锅炉内 金属管道的导热能力大大降低,不但浪费燃料,而且会导致管道局部过热,使锅炉管道变 形或损坏,严重时会引起爆炸事故。所以,硬水的软化非常重要。 如果水的硬度是由Ca(HCO)2或Mg(HCO)2所引起的,这种硬度叫做暂时硬度; 如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的,这种硬度叫做永久硬度。天然水大 多同时具有暂时硬度和永久硬度。 硬水软化的方法通常有加热法、药剂法和离子交换法等。 具有暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化 Ca(HCO)2CaCO3↓+CO2↑+H2O Mg(HCO4)2-MgOO2↓+CO2↑+H2O MgCO2+H2O-Mg(OH)2￥+CO2↑ 具有永久硬度的水可采用药剂法和离子交换法进行软化 药剂法是通过向硬水中加入适当的化学药剂,与Ca2+、Mg2+发生化学反应,使 Ca2+、Mg2+以沉淀的形式分离出来,以达到软化水的目的 常用的化学药剂有纯碱、生石灰等。对于工业锅炉用水,还有一种用磷酸盐作药剂的 处理方法,使沉淀物悬浮在水中而不结垢。 有一杯具有永久硬度的水,其中主要含有MgCl2和CaCl2。你能设计出软化水的实验 方案吗? 现有药剂可供选用:Ca(OH)2溶液、NaOH溶液、饱和Na2OO2溶液、肥皂水。 实验方案: ①水的硬度常用一种规定的标准来表示。通常1L水里含有10 mg CaO(或相当于10 mg Cao)称为1(度)。水 的硬度在8以下的为软水;在8以上的称为硬水;硬度大于30°的是最硬水 26第二单元化学与资源开发利用
实验乡骤 现象 化学方程式 如果有一杯同时具有暂时硬度和永久硬度的水,你如何来设计软化水的实验方案呢? 离子交换法是用离子交换剂软化水的方法。离子交换剂 硬水 中的阳离子与水中的Ca2+、Mg2+发生离子交换作用,使水 得到软化,现在常用作离子交换剂的离子交换树脂,是一类 不溶于水但能与溶液中相同电性离子进行交换的有机高分子 高子交换剂 电解质,常用NaR、HR等表示。可以用以下反应来表示离 交换柱 子交换法软化水的过程: 软水 2NaR+Ca2+—CaR2+2Na+ 2NaR+Mg2+—MgR2+2Na 图21离子交换法软化水示意图 离子交换树脂使用一段时间后,由NaR型变成了CaR2型(或MgR2型),而失去了 交换能力。可以把CaR2型(或MgR2型)树脂置于5%~8%的食盐水中,便可发生逆向 的交换反应,重新生成NaR,恢复交换能力,这个过程叫做再生 CaR,+2Na*--2NaR+Ca+ 污水处理 污水处理的技术很多,可分为物理法、生物法和化学法等。根据污水处理的程度又分 为一级、二级和三级,其过程如图22所示 课题1获取洁净的水27
未经处理的污水 格柵间:除 去污水中的 大块物体 一级处理通常采用物 理方法,即用格栅间、沉 暴气沉沙池 淀池等除去污水中不溶解 使沙、水初 的污染物。经一级处理后 步分离 的水一般达不到排放标准, 所以通常作为预处理。 初次沉淀池 使泥、水分 唪气池?通过 微生物的代谢 作用,将污水 中各种复杂的 有机污染物降 二级处理采用生物方 解为简单的 法(又称微生物法)及某 无害的物质 些化学方法,除去水中的 可降解有机物和部分胶体 污染物。经二级处理后的 次沉淀池 水一般可达到农灌标准和 经过曝气池 废水排放标准。 出来的水在 此进行二次 沉淀 三级处理主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗遗法 等,对污水进行深度处理和净化。经三纵处理后的水可用于绿化和景观用 水等 图22污水处理流程示意图 28第二单元化学与资源开发利用