生活用水的净化选修IB.ppt

第一单元水的净化与污水处理,专题1多样化的水处理技术,我们的将来,我们都知道水是宝贵的自然资源，那么自然界中的水都是纯水吗？,一、珍惜水资源,天然水中所含的杂质（见P2表1-1）回顾分散系的有关性质,你知道吗?1、除了固体杂质和悬浮物以外，还需要除去天然水中的哪些杂质，才能符合生活用水的标准？2、要给天然水杀菌消毒，可以使用哪些方法？3、人们有时候觉得自来水“有漂白粉气味”，这是什么原因？用氯气给自来水消毒利用了氯气的什么性质？请写出有关反应的化学方程式。4、结合图1-3完成课后P8的习题3，体会自来水厂净化天然水的设计意图，写出相关的方程式。5、自来水能直接饮用吗？理由是什么？,二、生活用水的净化1、混凝法A、混凝剂化学沉降剂，除去水中的悬浮物质B、常见的混凝剂：铝盐明矾KAl(SO4)212H2O、Al2(SO4)3、碱式氯化铝AlCln(OH)3-n；铁盐（FeCl3）等思考：为什么铝盐能净水呢？回顾什么是强电解质和弱电解质？C、铝盐的净水原理盐类的水解,习题巩固：1、在净水过程中用到混凝剂，其中可以作为混凝剂使用的是（）A、偏铝酸钠B、氧化铝C、氯化铝D、明矾2、下列广告用语在科学上没有错误的是（）A.这种饮料中不含任何化学物质B.这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何离子C.这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素D.没有水就没有生命,习题巩固：3、下列过程中，不涉及化学变化的是（）A.甘油加水作护肤剂B.用明矾净水C.烹鱼时加入少量的料酒和食醋可减少腥味，增加香味D.烧菜用过的铁锅，经放置常出现红棕色斑迹4、长时间烧沸的天然水不宜喝的主要原因是（）A.水中的氧气少了B.水中的亚硝酸盐浓度大了C.水中的钙镁离子多了D.水中的二氧化碳多了,观看自来水净化过程录像，讨论：,1、处理过程包括了哪些环节？每个环节中涉及了哪些化学反应？2、用了什么消毒剂？氯气对人体有害吗？有哪些更好的消毒剂？3、有些自来水厂在Cl2对水进行消毒时，还加入一定量的氨，使氨和Cl2生成氯胺（NH2Cl）。氯胺能在水中缓慢水解生成HClO，延长对水的消毒时间，提高消毒效果。你知道这是为什么吗？4、你对该厂的自来水处理过程有什么意见和建议？,思考：天然水中含有细菌，主要成分为蛋白质。请你举出几种杀死水中细菌的简单方法。,2、消毒、杀菌A、少量的水常用加热煮沸法使细菌蛋白质变性杀菌消毒B、大量的水采用强氧化剂（杀菌消毒剂）常用杀菌消毒剂：氯气、漂白粉、臭氧、二氧化氯,3、沉降、消毒二合一：Na2FeO44、除臭剂：活性炭,练习：目前，科学家致力于研制高效、安全、无毒的饮用水消毒剂。(1)近年来，某些自来水厂在用液氯进行处理的同时还加入少量液氨，其反应的化学方程为：NH3+HClO=H2O+NH2Cl(一氯氨)。NH2Cl较HClO稳定，加液氨能延长液氯杀菌时间的原因是：_。(2)科研人员发现在氯消毒的饮用水中，含有微量对人体有潜在危害作用的含氯化合物。世界环保联盟即将全面禁止在自来水中加氯气，推广采用光谱性高效杀菌消毒剂二氧化氯(ClO2，黄绿色气体)。目前欧洲和我国主要采用Kesting法(原料为氯酸钠和盐酸)制ClO2，该法的缺点是同时产生Cl2(占ClO2体积的一半)，使产物纯度低。试写出该法制ClO2的化学反应方程式：_。Cl2和ClO2都是通过氧化作用而杀菌消毒，试计算在等质量时，ClO2的氧化能力是Cl2的倍。,加液氨后，使HClO部分转化为稳定的NH2Cl，当HClO开始消耗后，平衡左移又产生HClO起杀菌作用,2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2+Cl2+2H2O,2.63,三、城市自来水的获取生产流程1、取水2、曝气：把水暴露在空气中，使水与空气接触面增大，增大水中氧气的含量，以加速有机物的分解。3、沉降：在沉淀池中加入混凝剂静止，水中的悬浮无可沉降到池底。4、过滤：使水通过粗沙、细沙，除去沉淀和残余的悬浮物。5、消毒：加入消毒剂杀灭水中有毒微生物,曝气池,生活向导,终端净水自来水需要经过很长的管道才能进入千家万户，由于种种原因自来水在使用之前便受到污染，这种污染称为二次污染。现在提倡终端净水即：在家中的出水点前加装净化设备，消除二次污染，使饮用水更安全、更可靠。,人类生存离不开阳光、空气和水。当人类步入21世纪之时，人的生命之源水却向人们发出了警报：世界缺水，中国缺水,水污染是导致缺水的一个重要因素,我国的水污染已十分严重。,三、水污染1、水污染：由于人类的生活或生产活动改变了天然水的物理、化学或生物学的性质和组成，影响人类对水的利用价值或危害人类健康，称为水污染,在洗“牛奶浴”的赞比亚民工,水上垃圾随处可见,城市水污染,缺水造成土地沙漠化,臭美,溃烂,黑水和泡末,愁容,调查研究：1、阅读本节调查研究思考水体富营养化是如何产生的？你认为该污染主要由表中哪些因素导致？2、DO和BOD的含义是什么？BOD5的含义是什么？为什么BOD5高，河水就会出现恶臭？3、你了解的处理污水的方法有哪些？该方法主要用于处理怎样的污水？,水的第四种形态,五十年代淘米洗菜；六十年代洗衣灌溉；七十年代水质败坏；八十年代鱼虾绝代；九十年代拉稀生癌。,水啊水，爱你就是爱自己,习题巩固：1、国际上提出“预防污染”这一新概念，绿色化学是“预防污染”的基本手段，下列各项中属于绿色化学的是A、处理废弃物B、治理污染点C、减少有毒物D、杜绝污染源2、新华社报道：我国太湖因蓝藻疯狂繁殖而造成水质的严重污染。（1）蓝藻的疯狂生长说明湖水中哪些元素超标；（2）蓝藻的疯长会如何破坏生态平衡？（3）已知洗衣粉的成分为（Na5P3O10），三聚磷酸钠，已知三聚磷酸是三个H3PO4分子脱2分子水形成的，写出H3PO4、三聚磷酸的结构式。（4）青岛市政府规定从今年禁止磷洗衣粉使用，而把其中的Na5P3O10用Na2SiO3代替，写出其软化硬水时离子方程式。,N、P,3、工厂为了除含Cr2O72-离子的酸性废水，采用以下处理方法：以铁作为电极进行电解鼓入空气，经过一段时间后，使废水中的含铬（有毒）量降到可排放的标准，其原理是：将Cr2O72-离子还原为可溶性三价铬离子。电解除铬过程中，使溶液的PH不断升高，使工业废水由酸性变为碱性，再把三价铬离子变成不溶性氢氧化物除去。根据上述内容回答下列问题：（1）用铁作电极电解时，电极反应式为：阳极，阴极。（2）在水溶液中将Cr2O72-离子还原成Cr3+的还原剂是溶液中的离子，此氧化还原反应的离子方程式是。（3）在处理废水中使溶液的PH不断升高，由酸性转变碱性是通过和途径来实现的。（4）将Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子反应式为，同时还有生成,Fe-2e-=Fe2+,2H+2e-=H2,Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O,(2)反应消耗H+,阴极H+放电,Fe(OH)3,5、河道旁有甲乙两工厂，它们排放的工业废水中共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-六种离子。（1）甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含三种离子是、。（2）乙厂的废水中含有另外三种离子，如果加一定量（活性炭、FeSO4、铁粉）可以回收其中的金属。（3）另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当比例混合，可以使废水中的转化为沉淀，经过滤后的废水主要含，可用来_。,OH-,K+,Cl-,Fe,AgCl、Fe(OH)3,KNO3,施肥,2、污水中的主要污染物,四、水污染的检测项目1、水的理化性质色度、浊度、PH等2、无机物溶解氧（DO）、某些金属离子、氯离子、硫酸根离子、氮和磷的化合物等3、有机物通常测定生化需氧量（BOD）,资料卡水的DO与BODDO水中的溶解氧量（单位：mg/L）BOD水中有机物经微生物分解所需的氧气量（单位：mg/L）污水中有机物的含量越大，BOD越高，水的富营养化程度越高,4、在自然净化中要把有机污染物自发地转变为简单的无机物质，需要水中含有一定的氧气，使有机物(C，H，O)+O2CO2+H2O。1L水中含有的有机物质转变为无机物所需要的氧的量称为生化需氧量(BOD)，用gL-1为单位表示。如果水中的氧气比BOD少，水就发臭，鱼和其他淡水生物就不能生存。若某地区一条河水中含有机物0.01g/L，此有机物分子式用C6H10O5表示，而在正常大气条件下，氧气在水中的溶解量是0.0092gL-1。（1）写出有机物在有氧条件下转化为无机物的化学方程式。（2）这条河水的BOD是多少？河水中的鱼类能否维持生命？,C6H10O5+6O26CO2+5H2O,设每升水中有机物需氧气X，则C6H10O5+6O26CO2+5H2O1621920.01X解得X=0.0119克/升河水中的鱼类能否维持生命？不.说明原因：BOD超过水中的含氧量，所以鱼类等到不能生存,1、物理处理法主要是利用物理原理和机械作用对废水进行治理，如过滤、离心、沉淀分离等方法2、化学处理法通过施用化学试剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法，如化学混凝法中和法轧钢厂中的废水(酸性)化学沉淀法（废水中重金属离子的除去）氧化还原法（油类、氰化物、硫化物）等方法,五、污水处理的主要方法,常用的氧化剂：空气、臭氧、氯气等,如：1、Fe2+的除去：用石灰水、空气将Fe2+转化Fe(OH)3除去2、Cr3+的除去：用石灰水调节PH至89时，Cr3+形成沉淀除去,2Cr3+3Ca(OH)2=Cr(OH)3+3Ca2+,3、物理化学处理法通过物理化学过程来除去污染物的方法，如吸附、电渗析、反渗透、超过滤等方法4、生物处理法利用微生物的作用，除去废水中的溶胶物质及有机物质的方法，如好氧生物处理、活性污泥法、生物滤池、厌氧生物处理法等,减少污水的排放量从源头处理污水的有效手段,六、城市污水的再利用城市污水中工业污水约占70%，其次是生活污水。工业污水中含有含有某些宝贵的资源，可回收加工利用水的区别天然水取自地面或地下的水；商品中经过包括过滤、臭氧化或其他消毒处理过程，而不改变其矿化度的瓶装泉水、矿泉水或井水也称为天然水自来水经过自来水厂过滤、消毒等方法处理过的水中水城市污水处理后，进行二次利用的一类水蒸馏水利用蒸馏设备使水蒸发汽化，然后使水蒸气冷凝而成的水,磁化水经磁场作用，交叉切割磁力线，分子结构发生改变，完成磁化过程的水。矿泉水流经某些岩石层的深层地下水。纯净水经纯化处理后的水。因宇航员最早饮用的是这种水，故也叫太空水。但是在纯化过程中，不仅除去了水中的细菌、病毒、污染物等杂质，也除去了对人体有益的微量元素和矿物质，如钙、镁等几乎被除净。,使用自来水时应注意：1、警惕早晨“死水杀手”2、拒绝饮用反复煮沸的水3、不喝没有完全煮沸的水来水，水中的有害病菌必须达到100时才能被完全杀死。4、家用滤水器,自制简易净水装置,第二单元硬水软化,专题1多样化的水处理技术,被污染的河水,自来水,海水,矿泉水,蒸馏水,纯净水,水是生命之源，同学你会喝水吗？同学你有过“水土不服”的体验吗？下列是生活中常见的一些水，它们都是纯净物吗？都能直接饮用吗？,一、软水和硬水,1.天然水成分：Ca2+、Mg2+、Na+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-、NO3-2.硬水：溶有较多量的Ca2+和Mg2+的水3.软水：只溶有较少量或不含Ca2+和Mg2+的水,简单鉴别：肥皂反应软水中产生泡沫多；硬水中形成较多白色垢状物。,软水与硬水的简单鉴别,1、硬度：一般是指水里的钙、镁离子浓度的总和。水的硬度的表示方法：阅读P9表1-32、硬水8度以上的水3、暂时硬度若水的硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，这种硬度称为暂时硬度4、永久硬度若水的硬度是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，这种硬度称为永久硬度。以上两种硬度合称为总硬度。,二、暂时硬度和永久硬度,联想与启示烧水的水壶内壁常会形成白色水垢，可以用食醋溶解去除。你知道这些水垢是怎么形成的吗？为什么可用食醋溶解去除？,信息提示P10沉淀的转化在含有沉淀的溶液中，加入适当的沉淀剂，使其与溶液中某一离子结合成更难溶的物质。如锅炉中的水垢，其中含有硫酸钙较难消除，可用碳酸钠溶液处理，使硫酸钙转化为疏松且可溶于酸的碳酸钙沉淀，这样就比较容易消除。试写出该反应的化学反应方程式。,硬水的危害,和肥皂反应时产生不溶性的沉淀，降低洗涤效果。（利用这点也可以区分硬水和软水）工业上，钙盐镁盐的沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，严重时还会导致锅炉爆炸。由于硬水问题，工业上每年因设备、管线的维修和更换要耗资数千万元。硬水的饮用还会对人体健康与日常生活造成一定的影响。没有经常饮硬水的人偶尔饮硬水，会造成肠胃功能紊乱，即所谓的“水土不服”；用硬水烹调鱼肉、蔬菜，会因不易煮熟而破坏或降低食物的营养价值；用硬水泡茶会改变茶的色香味而降低其饮用价值；用硬水做豆腐不仅会使产量降低、而且影响豆腐的营养成分。,资料卡,那么硬水毫无是处了吗？不对，否则怎么会有那么多的人买矿泉水喝呢。原来钙和镁都是生命必需元素中的宏量金属元素。科学家和医学家们调查发现，人的某些心血管疾病，如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率，与饮水的硬度成反比，水质硬度低，死亡率反而高。其实，长期饮用过硬或者过软的水都不利与人体健康。我国规定：饮用水的硬度不得超过25度，人的饮用水硬度最好介于8度18度之间。,资料卡,三、硬水软化,1、加热煮沸法,(此法只能消除暂时硬度，永久硬度没变化),2、药剂软化法常用的药剂有石灰、纯碱等Ca(HCO3)2CaCO3Mg(HCO3)2Mg(OH)2MgCl2Mg(OH)2CaCl2CaCO3Ca(OH)2CaCO3,加入石灰，可使水中的二氧化碳、碳酸氢钙和碳酸氢镁生成碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，对永久硬度大的硬水，可再加适量纯碱。软化时石灰添加量，根据经验，每降低一千升水中暂时硬度一度，需加纯氧化钙10克。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀。,3、离子交换法（1）磺化煤法2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+注：1、能消除暂时硬度、永久硬度2、磺化煤可以再生利用,工业上常用阴、阳离子交换树脂来软化硬水饮料用水大都采用有机合成离子交换树脂作离子交换剂。,A、离子交换树脂的定义、组成、类型B、基本原理：用离子交换树脂软化硬水时，先把水通过阳柱（装有阳离子交换树脂的离子交换柱），使水中的金属离子被阳离子交换树脂吸附，阳离子交换树脂中的氢离子被交换到水中去；然后再通过阴柱，使水中的阴离子被阴离子树脂吸附，阴离子树脂将氢氧根离子交换到水中，和氢离子化合成水，使水得到净化。C、离子交换树脂软化硬水的方法比药剂软化法质量高、设备简单、占用面积小、操作方便,3、离子交换法（2）离子交换树脂,练习：1、怎样证明天然水具有暂时硬度和永久硬度,或是软水,简述实验步骤,并写出有关化学方程式.2、现有纯碱、石灰、明矾和磺化煤,可用作净水的是,可用作软化只含CaSO4CaCl2的硬水的是,可用于软化暂时硬水的是.,3、我国规定饮用水的硬度不能超过25度.硬度的表示方法是:将水中的Ca2+、Mg2+都看作Ca2+,并将其质量折算成CaO的质量。通常把1升水中含有10毫克CaO称为1度。水中的Ca2+、Mg2+可用一定浓度的Y溶液进行滴定,Y跟Ca2+、Mg2+都以等物质的量完全反应.(1)现取某地区的地下水样品25.0毫升,用0.01摩尔/升Y溶液滴定,完全反应时消耗Y溶液15.0毫升.试计算该地下水的硬度,并判断是否符合饮用标准.(2)如果每次分析时取的水样都是25.0毫升,为了便于计算,要求每消耗0.50毫升Y溶液即相当于水的硬度为1度.则Y溶液的物质的量浓度应为多少?,(1)25.0毫升水中含Ca2+和Mg2+的总物质的量为0.01000.0150=1.5010-4mol折合成CaO的质量为1.5010-456=8.4010-3g水的硬度为8.4010-3(1000/25.0)(1000/10)=33.6(度)因硬度超过25度,故不符合饮用水标准.或列成总式:0.01000.015056(1000/25.0)(1000/10)=33.6(度)因硬度超过25度,故不符合饮用水标准.(2)解法一25.0毫升水(硬度为1度)中含CaO的物质的量为(0.010/56)(2.5/1000)=4.4610-3molY溶液的浓度为4.4610-30.50=8.9210-3mol/L解法二利用(1)的结果计算设Y溶液的浓度为C,则(0.010015.0):33.6=(C0.50):1C=8.9210-3mol/L,正常人每天需要2500mL的水，不是饮水越多越好。经常喝未烧开的自来水，可加大膀胱癌和直肠癌的发病率。经常喝硬水者可增加结石的患病率。运动员喝保健饮料，稍加点盐和糖料。高血压病人，一般应少盐少水。老年人和小孩最好是饮用温开水在吃饭时适当补充水，即多增加些汤羹食品是有利于消化的。,浅谈健康饮水,生活向导,