高中化学专题一多样化的水处理技术1.1水的净化与污水处理课件苏教选修2.ppt

净水剂是
( )。
A．明矾 B．NaCl C．Ca(ClO)2 D．FeCl3 解析 NaCl不用于净水，Ca(ClO)2用于杀菌消毒，而不能使水 中的悬浮杂质沉降，铝盐和铁盐形成Al(OH)3胶体和Fe(OH)3胶 体，可吸附水中的固体小颗粒而沉降，从而达到净水的目的
。
答案 AD
混凝剂必须能够发生水解生成胶体，明矾 KAl(SO4)2·12H2O中含有Al3＋，Al3＋＋ 3H2O Al(OH)3(胶体)＋3H＋。
(3)污泥处理系统除去污泥后，可得到的工业副产品有________( 填化学式)。 (4)薄膜液体过滤器是将膨体聚四氟乙烯专利技术与全自动控制 系统完美地结合在一起的固液分离设备。为提高薄膜液体过滤 器的过滤能力，废水处理系统工作一段时间后，需要对薄膜进 行化学处理，薄膜定期处理的方法是 ___________________________________________。 (5)经上述工艺处理后的废水pH＝8，此时废水中Zn2＋的浓度为 ________mg·L － 1( 常 温 下 ， Ksp[Zn(OH)2] ＝ 1.2×10 － 17) ， ________(填“符合”或“不符合”)国家环保标准。
3．处理工业废水还有其他方法，如氧化还原法等。在实际处理 工业废水时，根据污染物组成和回收用水水质要求的不同， 经常需要采用多种技术分步处理，才能达到排放标准或复用 指标。
【例3】 污水处理的主要方法有：①中和法；②化学沉淀法；③
氧化还原法；④过滤法。其中属于化学方法的有
()
。
A．①②③
B．①②④
硫酸铁作为混凝剂。 2．混凝剂的净水原理是Al3＋或Fe3＋与水中的OH－结合成胶体，
胶体能吸附水中的悬浮物质而沉降。 3．盐类水解：在水溶液中，盐电离出来的离子跟水电离出来的
H＋或OH－结合生成弱电解质的反应。
【例1】 获 得 饮 用 水 ， 凝聚 过程 中除去 其 中的悬 浮 物 ， 常 加 入 的
， 越高
越高，水的富营养化程度
。
4．城市污水的工再业利污用水
生活污水
城市污水中
回收再利用 约 占 70% ， 其 次 是
。 丰工富业的植污物营水养中素 含 有 某 些 宝 贵 的 资 源 ， 可
。生能活二次污利水用中的含“有中水” 农林灌溉、洒水、消防、冲洗，
是厕所宝 贵 的 肥 源 。 城 市 污 水 经 处 理 后 成 为
CO2===CO
2－ 3
＋H2O或OH－＋CO2===HCO
－
3
。对于高浓度
的酸、碱性废水，应优先考虑回收利用的问题，如可用浓
缩法回收其中的酸或碱。
2．沉淀法 对于含有重金属离子的工业废水，可以利用某些化学物质 作为沉淀剂，与金属离子反应生成沉淀而析出，从废水中 分离。例如，对于含有Hg2＋的废水，可向其中加入Na2S， 使Hg2＋转化为HgS沉淀而除去：Hg2＋＋S2－===HgS↓。由 于HgS在水中的溶解度极小，当S2－过量时，Hg2＋的浓度可 降至极低。用这种处理方法，也能同时将水中所含的Pb2 ＋、Cu2＋等重金属离子除去，所以，经过处理的水成为不 含重金属类污染物的水。
2．水解的含义？Al3＋、Fe3＋水解反应？ 提示 水解是指弱酸阴离子或弱碱阳离子结合水电离
出的
Al3＋＋H3＋H或2OOH－A生l(成O弱H)酸3(胶或体弱)碱＋促3H进＋ 了水的电离。 Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3(胶体)＋3H＋
3．判断强弱电解质的依据？
提示 电解质在水溶液中的电离程度。完全电离的为强电
，可供“中水”
【慎思1】 澄清的水是干净的吗？为什么？ 提示 不是。澄清的水只是没有固体杂质和悬浮物，可能含 有大量的细菌、病毒等微生物，需继续消毒杀菌才能变成干 净的水。
【慎思2】 自来水厂处理水的过程是什么？ 提示 (1)筛滤：用筛子对水进行筛滤，滤去较大的悬浮物。 (2)沉淀：加入混凝剂静置，将水中的悬浮物沉淀到池底部 。 (3)过滤：使水通过细沙，以除去沉淀和残留的悬浮物。 (4)曝气：把水暴露在空气中，使水与空气的接触面增大， 增加水中氧的含量，以加速水中有机物的分解。 (5)消毒：加入杀菌消毒剂杀灭水中的有害微生物。
【体验1】天然水到饮用水净化一般需要经过的步骤除沉降悬浮物
外，还需要
( )。
A．煮沸
B．过滤
C．杀菌消毒
D．蒸馏
解析 天然水含有很多杂质如泥土、难溶性无机盐、可
溶性无机盐，微小的固体物质和致病菌等，必须经过综合处
理才能达到饮用标准，一般必须经过沉降悬浮物、杀菌消毒
等步骤。
答案 C
1．液氯消毒 在我国，用液氯做消毒剂对自来水消毒，是很普遍的。
解质，如CaCO3、NaCl等，不完全电离的为弱电解质，如 HClO、Al(OH)3等。
1．了解水是宝贵的自然资源，知道自然界中没有纯水，知道天 然水中所含的主要杂质。
2．知道生活用水、工业用水对水质有一定的要求，了解水处理 的主要环节，认识化学沉淀剂、氯水、臭氧、二氧化氯、活 性炭在水处理中的作用。
硫酸铝 硫能酸吸亚附铁水中
的氯化胶铁粒 ，碱并式氯使化这铝些 杂 质 与 氢 氧 化 铝 胶 体 一 起
。其他如
、
、
、
也有相同功效
2．水的消毒 常 用 消 氯毒气剂 有漂白粉、漂白精
臭氧
、
、二氧化氯
、 强氧化性
等。利用的是这些物质的
，将细菌和病毒杀死而起到消毒效果。
3．除水的异味 比表面积
吸附
活性炭颗粒的
这样，用液氯消毒就受到了限制。但是，限于我国自来水行业 的现状，自来水用液氯消毒仍会继续。鉴于上述原因，改善目 前加氯消毒工艺，研究最佳氯化条件，实施投氯自动化，做到 科学合理地加氯，对降低饮用水的有害物质含量，具有重要意 义。
2．二氧化氯消毒
二氧化氯消毒剂对水中各种细菌、病毒和真菌等都有很强
的灭活能力，且有除味、除Fe2＋、除Mn2＋、脱色、控制卤
(3)铝A盐l3＋净水A的l3原＋ 理：铝盐是强氢电氧解化质铝，胶溶体于水后完全电离出
， 悬浮于水中的杂质
水解生成
可以吸附
形
成沉淀，使之从水中分带离负出电来荷。的原胶理粒为氢氧化铝胶体因正吸附 溶 液氢中氧的化阳铝离 子 而 带 正 电带负荷电。荷天 然 水 中 的 杂 质 大 多 为
，因此，带
凝聚电而荷沉的降
3．知道明矾的净水原理，知道污水中的主要污染物及污水处理 的主要方法——生物化学方法。
4．充分认识水资源保护的重要性。
天然水中杂质含量超过一定标准时会影响水体的 自净 作
用，需要 人工净化
后才能使用。生活用水的净化途
径 主 要 包 括固除体去杂水质 中 的悬浮物 消毒
和
，
，除去水中的异味等。
1．混凝法除天然水中固体杂质和悬浮物
(1)混凝法就是在天然水中加混入凝剂
，使细小的悬
浮 物 和 胶 体 聚 集 成 较 大 的 颗过滤粒 而 沉 淀 ， 然 后
除去的方法。
(2)混凝剂，又叫做化学沉降剂
，可以除去水中的
悬浮物质。 铝盐(硫酸铝、明矾、碱式氯化铝等)
常
见
的
混
凝
剂
有
，有时还常用“聚合铝”，即由碱式氯化铝聚合而成的化合
物聚氯化铝。
【例2】下列方法不能用于对饮用水进行杀菌消毒的是 ( )。
A．加热煮沸
B．加入Ca(ClO)2
C．加入纯碱
D．加入ClO2
解析 细菌主要由蛋白质构成，杀菌的实质是用强氧化剂或
在高温条件下使菌体蛋白质变性，对少量水通常使用加热煮
沸法来杀菌消毒，对大量水多用氧化剂来杀菌消毒，故C不
正确。
答案 C
蛋白质是生命活动的物质基础，蛋白质失去生理活性。那么， 生物就失去生命而死亡，蛋白质变性后不再有生理活性，强氧 化剂、酒精、加热、紫外线、重金属离子等都可引起蛋白质变 性。
大，
能力强
。让水通过由细小的活性炭颗粒组成的滤床可去除水中的异
味。
1.污水中的污染物 污 水 中 的 主 要 污需染氧物废有物 传染性物质 植物养料 、
、有机物质 其他矿、物及化学物质 由土壤冲刷带来的沉
积物 放射性物质
、
、
、
等，也可能会
因情况不同而含有不
大量需氧微生物
同成分。
2．污有水机处废理物的主要方法——生物化学方法
3．臭氧(O3)消毒 臭氧是强氧化剂，氧化产物中毒副产物很少，作为消毒
剂，具有广谱的消毒效果，对水中的Fe2＋、Mn2＋、嗅和色 等有很好的去除作用。但O3需现场制备，现场使用。还由于 臭氧是由臭氧发生器以电作动力制备，发生器设备昂贵，运 转费用高，消毒后难以在水中维持一定的残余量以控制水的 再污染等因素，制约了臭氧在饮用水消毒中的推广作用。
有机废物
水(1) 生 物 化 学 方 法净的水 定 义 ： 通 常 使 用 含 有
的活性污泥，在强力通入空气(曝气)的条件下，微微生生物物以水
中的
氧气
为养料生长繁殖，将有机物分解
3．水的DO与BOD
(1)DO表示 水中的溶解氧量
。
(2)BOD水中有机物经微生物
指
分有机解物的所含量需越大 的 B氧OD 气 量 。 污 水 中
钠电解法电耗太高，故一般采用电解食盐法。
该装置以食盐水为电解质，电解后阴极室得到烧碱溶液，阳极 室可得到含有氯、二氧化氯、过氧化氢和臭氧的混合消毒剂。 故有的厂家将这种生产装置称为“二氧化氯协同发生器”。混 合消毒气体中二氧化氯的含量不高，但合理地选择电解槽中的 材料，恰当地控制电极电位和电解条件，可提高二氧化氯的含 量。②化学法：由亚氯酸钠作原料，应用较多的反应方法是亚 氯酸钠自氧化法和氯气氧化法，反应方程式分别如下：5NaClO2 ＋4HCl===4ClO2＋5NaCl＋2H2O(亚氯酸钠自氧化法)；2NaClO2＋ Cl2===2ClO2＋2NaCl(氯气氧化法)；从反应式可以看出，通过精 确控制反应器中反应物的投加量，可以得到较纯净的ClO2，且 转化率较高。
1．中和法
对于酸性废水和碱性废水，可以用中和法进行处理。如用
熟石灰或生石灰来中和钢铁厂、电镀厂等产生的酸性废
水；用H2SO4或CO2中和造纸厂等产生的碱性废水等。反
应的离子方程式分别为2H＋＋Ca(OH)2===Ca2＋＋2H2O,2H
＋＋CaO===Ca2＋＋H2O；OH－＋H＋===H2O,2OH－＋
C．②③④
D．①②③④
解析 本题考查了物质分离的方法。中和法、化学沉淀法(加
入化学试剂形成沉淀)和氧化还原法均属于化学方法，而过滤
法是分离难溶性固体和液体分离的方法，属于物理方法。
答案 A
化学法包含有化学反应，而物理法不包含有化学反应。
【体验3】 (江苏南通)下表列出了某冷轧厂排放的废水中各成 分的含量及国家环保标准值的有关数据：
【体验2】下列物质可以代替漂白精的是
(
)。
A．浓氨水
B．Na2CO3
C．Na2FeO4
D．NaOH
解析 漂白精主要成分Ca(ClO)2具有强氧化性，可用于杀菌消
毒，四个选项中具有强氧化性的物质是Na2FeO4，因为Fe元素
为＋6价。
答案 C
污水处理时，污水中的悬浮物可用混凝法除去；对其他溶解在 水中的污染物，则要根据其化学性质采用有针对性的化学方法 ，如酸碱中和法、重金属离子沉淀法等。
冷轧含锌废水 经处理后的水国家环
水质
保标Hale Waihona Puke 值Zn2＋浓度 mg·L－1
≤800
≤3.9
pH
SO24－浓度 mg·L－1
1～5 ≤23 000
6～9 ≤150
某科研机构为该厂量身定做，设计了如下废水处理系统，
不但节约大量工业用水，而且大大降低了生产成本。
请回答下列问题： (1)向中和反应池中通入压缩空气的作用是____________。 (2)若废水中细菌含量较高，往往用漂白粉代替石灰乳沉淀 Zn2＋，漂白粉沉淀Zn2＋的离子方程式是 ________________________________________。
【慎思3】 FeCl3与Na2FeO4在净水中的作用相同吗？为什么？ 提示 不同。FeCl3水解生成Fe(OH)3胶体只能起到净水作用。 而Na2FeO4具有强氧化性，可以杀菌消毒还原为Fe3＋后再水解 为Fe(OH)3胶体又可起到净水作用。
现代水处理工艺为混凝→沉淀→过滤→消毒。 1．混凝剂可加入铝盐或铁盐，现代技术常用聚合氯化铝和聚合
代烃的形成等优点，公认是替代液氯消毒的可靠途径。但
因其难储存，只能在现场制备使用，加之药品费用昂贵、
检测技术复杂、产生消毒副产物(DBPS)——亚氯酸根
(ClO
－
2
)和氯酸根(ClO
－
3
)，仍有人提出疑义。二氧化氯制备
方法有以下两种：①电解法：用氯酸钠、亚氯酸钠和氯化
钠作电解质均可制取二氧化氯。由于亚氯酸钠较贵，氯酸
因为用液氯成本低、材料来源方便，设备也简单，易于操作 ，消毒效果良好，且积累了丰富的经验。但是，当水源污染 较严重时，有机物的含量往往较高，若采用液氯消毒(特别 是为了保证水质进行预氯化处理时)，易导致许多有机卤化 物的产生。有些有机卤化物危害人体健康，会诱发癌症的产 生。为此，现在国内外普遍关注自来水的消毒处理问题，尤 其对直接饮用的自来水，许多国家的有关部门专门规定了饮 用水中的有机卤化物指标(如三氯甲烷等)。