生活用水的凈化選修IB.ppt

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第一單元水的凈化與污水處理,專題1多樣化的水處理技術(shù),我們的將來……,我們都知道水是寶貴的自然資源，那么自然界中的水都是純水嗎？,一、珍惜水資源,,天然水中所含的雜質(zhì)（見P2表1-1）回顧分散系的有關(guān)性質(zhì),你知道嗎?1、除了固體雜質(zhì)和懸浮物以外，還需要除去天然水中的哪些雜質(zhì)，才能符合生活用水的標準？2、要給天然水殺菌消毒，可以使用哪些方法？3、人們有時候覺得自來水“有漂白粉氣味”，這是什么原因？用氯氣給自來水消毒利用了氯氣的什么性質(zhì)？請寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。4、結(jié)合圖1-3完成課后P8的習(xí)題3，體會自來水廠凈化天然水的設(shè)計意圖，寫出相關(guān)的方程式。5、自來水能直接飲用嗎？理由是什么？,二、生活用水的凈化1、混凝法A、混凝劑——化學(xué)沉降劑，除去水中的懸浮物質(zhì)B、常見的混凝劑：鋁鹽——明礬KAl(SO4)212H2O、Al2(SO4)3、堿式氯化鋁AlCln(OH)3-n；鐵鹽（FeCl3）等思考：為什么鋁鹽能凈水呢？回顧什么是強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)？C、鋁鹽的凈水原理——鹽類的水解,習(xí)題鞏固：1、在凈水過程中用到混凝劑，其中可以作為混凝劑使用的是（）A、偏鋁酸鈉B、氧化鋁C、氯化鋁D、明礬2、下列廣告用語在科學(xué)上沒有錯誤的是（）A.這種飲料中不含任何化學(xué)物質(zhì)B.這種蒸餾水絕對純凈，其中不含任何離子C.這種口服液含豐富的氮、磷、鋅等微量元素D.沒有水就沒有生命,習(xí)題鞏固：3、下列過程中，不涉及化學(xué)變化的是（）A.甘油加水作護膚劑B.用明礬凈水C.烹魚時加入少量的料酒和食醋可減少腥味，增加香味D.燒菜用過的鐵鍋，經(jīng)放置常出現(xiàn)紅棕色斑跡4、長時間燒沸的天然水不宜喝的主要原因是（）A.水中的氧氣少了B.水中的亞硝酸鹽濃度大了C.水中的鈣鎂離子多了D.水中的二氧化碳多了,觀看自來水凈化過程錄像，討論：,1、處理過程包括了哪些環(huán)節(jié)？每個環(huán)節(jié)中涉及了哪些化學(xué)反應(yīng)？2、用了什么消毒劑？氯氣對人體有害嗎？有哪些更好的消毒劑？3、有些自來水廠在Cl2對水進行消毒時，還加入一定量的氨，使氨和Cl2生成氯胺（NH2Cl）。氯胺能在水中緩慢水解生成HClO，延長對水的消毒時間，提高消毒效果。你知道這是為什么嗎？4、你對該廠的自來水處理過程有什么意見和建議？,,思考：天然水中含有細菌，主要成分為蛋白質(zhì)。請你舉出幾種殺死水中細菌的簡單方法。,2、消毒、殺菌A、少量的水常用加熱煮沸法使細菌蛋白質(zhì)變性殺菌消毒B、大量的水采用強氧化劑（殺菌消毒劑）常用殺菌消毒劑：氯氣、漂白粉、臭氧、二氧化氯,3、沉降、消毒二合一：Na2FeO44、除臭劑：活性炭,練習(xí)：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體積的一半)，使產(chǎn)物純度低。①試寫出該法制ClO2的化學(xué)反應(yīng)方程式：______________________________________________。②Cl2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。,加液氨后，使HClO部分轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的NH2Cl，當HClO開始消耗后，平衡左移又產(chǎn)生HClO起殺菌作用,2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O,2.63,,,三、城市自來水的獲取——生產(chǎn)流程1、取水2、曝氣：把水暴露在空氣中，使水與空氣接觸面增大，增大水中氧氣的含量，以加速有機物的分解。3、沉降：在沉淀池中加入混凝劑靜止，水中的懸浮無可沉降到池底。4、過濾：使水通過粗沙、細沙，除去沉淀和殘余的懸浮物。5、消毒：加入消毒劑殺滅水中有毒微生物,曝氣池,生活向?qū)?終端凈水自來水需要經(jīng)過很長的管道才能進入千家萬戶，由于種種原因自來水在使用之前便受到污染，這種污染稱為二次污染?，F(xiàn)在提倡終端凈水即：在家中的出水點前加裝凈化設(shè)備，消除二次污染，使飲用水更安全、更可靠。,人類生存離不開陽光、空氣和水。當人類步入21世紀之時，人的生命之源——水卻向人們發(fā)出了警報：世界缺水，中國缺水,水污染是導(dǎo)致缺水的一個重要因素,我國的水污染已十分嚴重。,三、水污染1、水污染：由于人類的生活或生產(chǎn)活動改變了天然水的物理、化學(xué)或生物學(xué)的性質(zhì)和組成，影響人類對水的利用價值或危害人類健康，稱為水污染,在洗“牛奶浴”的贊比亞民工,水上垃圾隨處可見,城市水污染,缺水造成土地沙漠化,臭美,潰爛,黑水和泡末,愁容,調(diào)查研究：1、閱讀本節(jié)調(diào)查研究思考水體富營養(yǎng)化是如何產(chǎn)生的？你認為該污染主要由表中哪些因素導(dǎo)致？2、DO和BOD的含義是什么？BOD5的含義是什么？為什么BOD5高，河水就會出現(xiàn)惡臭？3、你了解的處理污水的方法有哪些？該方法主要用于處理怎樣的污水？,水的第四種形態(tài),五十年代淘米洗菜；六十年代洗衣灌溉；七十年代水質(zhì)敗壞；八十年代魚蝦絕代；九十年代拉稀生癌。,水啊水，愛你就是愛自己,習(xí)題鞏固：1、國際上提出“預(yù)防污染”這一新概念，綠色化學(xué)是“預(yù)防污染”的基本手段，下列各項中屬于綠色化學(xué)的是A、處理廢棄物B、治理污染點C、減少有毒物D、杜絕污染源2、新華社報道：我國太湖因藍藻瘋狂繁殖而造成水質(zhì)的嚴重污染。（1）藍藻的瘋狂生長說明湖水中哪些元素超標；（2）藍藻的瘋長會如何破壞生態(tài)平衡？（3）已知洗衣粉的成分為（Na5P3O10），三聚磷酸鈉，已知三聚磷酸是三個H3PO4分子脫2分子水形成的，寫出H3PO4、三聚磷酸的結(jié)構(gòu)式。（4）青島市政府規(guī)定從今年禁止磷洗衣粉使用，而把其中的Na5P3O10用Na2SiO3代替，寫出其軟化硬水時離子方程式。,N、P,3、工廠為了除含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法：以鐵作為電極進行電解鼓入空氣，經(jīng)過一段時間后，使廢水中的含鉻（有毒）量降到可排放的標準，其原理是：①將Cr2O72-離子還原為可溶性三價鉻離子。②電解除鉻過程中，使溶液的PH不斷升高，使工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性，再把三價鉻離子變成不溶性氫氧化物除去。根據(jù)上述內(nèi)容回答下列問題：（1）用鐵作電極電解時，電極反應(yīng)式為：陽極，陰極。（2）在水溶液中將Cr2O72-離子還原成Cr3+的還原劑是溶液中的離子，此氧化還原反應(yīng)的離子方程式是。（3）在處理廢水中使溶液的PH不斷升高，由酸性轉(zhuǎn)變堿性是通過和途徑來實現(xiàn)的。（4）將Cr3+轉(zhuǎn)變成不溶性氫氧化物的離子反應(yīng)式為，同時還有生成,Fe-2e-=Fe2+,2H++2e-=H2↑,Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,(2)反應(yīng)消耗H+,陰極H+放電,,Fe(OH)3,5、河道旁有甲乙兩工廠，它們排放的工業(yè)廢水中共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-六種離子。（1）甲廠的廢水明顯呈堿性，故甲廠廢水中所含三種離子是、、。（2）乙廠的廢水中含有另外三種離子，如果加一定量（活性炭、FeSO4、鐵粉）可以回收其中的金屬。（3）另一種設(shè)想是將甲廠和乙廠的廢水按適當比例混合，可以使廢水中的轉(zhuǎn)化為沉淀，經(jīng)過濾后的廢水主要含，可用來_______。,OH-,K+,Cl-,Fe,AgCl、Fe(OH)3,KNO3,施肥,2、污水中的主要污染物,四、水污染的檢測項目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BODDO——水中的溶解氧量（單位：mg/L）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,4、在自然凈化中要把有機污染物自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚臒o機物質(zhì)，需要水中含有一定的氧氣，使有機物(C，H，O)+O2→CO2+H2O。1L水中含有的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機物所需要的氧的量稱為生化需氧量(BOD)，用gL-1為單位表示。如果水中的氧氣比BOD少，水就發(fā)臭，魚和其他淡水生物就不能生存。若某地區(qū)一條河水中含有機物0.01g/L，此有機物分子式用C6H10O5表示，而在正常大氣條件下，氧氣在水中的溶解量是0.0092gL-1。（1）寫出有機物在有氧條件下轉(zhuǎn)化為無機物的化學(xué)方程式。（2）這條河水的BOD是多少？河水中的魚類能否維持生命？,C6H10O5+6O2→6CO2+5H2O,設(shè)每升水中有機物需氧氣X，則C6H10O5+6O2→6CO2+5H2O1621920.01X解得X=0.0119克/升河水中的魚類能否維持生命？不.說明原因：BOD超過水中的含氧量，所以魚類等到不能生存,1、物理處理法——主要是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,五、污水處理的主要方法,常用的氧化劑：空氣、臭氧、氯氣等,如：1、Fe2+的除去：用石灰水、空氣將Fe2+轉(zhuǎn)化Fe(OH)3除去2、Cr3+的除去：用石灰水調(diào)節(jié)PH至8∽9時，Cr3+形成沉淀除去,2Cr3++3Ca(OH)2=Cr(OH)3+3Ca2+,3、物理化學(xué)處理法——通過物理化學(xué)過程來除去污染物的方法，如吸附、電滲析、反滲透、超過濾等方法4、生物處理法——利用微生物的作用，除去廢水中的溶膠物質(zhì)及有機物質(zhì)的方法，如好氧生物處理、活性污泥法、生物濾池、厭氧生物處理法等,減少污水的排放量——從源頭處理污水的有效手段,六、城市污水的再利用城市污水中工業(yè)污水約占70%，其次是生活污水。工業(yè)污水中含有含有某些寶貴的資源，可回收加工利用水的區(qū)別天然水——取自地面或地下的水；商品中經(jīng)過包括過濾、臭氧化或其他消毒處理過程，而不改變其礦化度的瓶裝泉水、礦泉水或井水也稱為天然水自來水——經(jīng)過自來水廠過濾、消毒等方法處理過的水中水——城市污水處理后，進行二次利用的一類水蒸餾水——利用蒸餾設(shè)備使水蒸發(fā)汽化，然后使水蒸氣冷凝而成的水,磁化水——經(jīng)磁場作用，交叉切割磁力線，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，完成磁化過程的水。礦泉水——流經(jīng)某些巖石層的深層地下水。純凈水——經(jīng)純化處理后的水。因宇航員最早飲用的是這種水，故也叫太空水。但是在純化過程中，不僅除去了水中的細菌、病毒、污染物等雜質(zhì)，也除去了對人體有益的微量元素和礦物質(zhì)，如鈣、鎂等幾乎被除凈。,使用自來水時應(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，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,自制簡易凈水裝置,第二單元硬水軟化,專題1多樣化的水處理技術(shù),被污染的河水,自來水,海水,礦泉水,蒸餾水,純凈水,水是生命之源，同學(xué)你會喝水嗎？同學(xué)你有過“水土不服”的體驗嗎？下列是生活中常見的一些水，它們都是純凈物嗎？都能直接飲用嗎？,一、軟水和硬水,1.天然水成分：Ca2+、Mg2+、Na+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-、NO3-2.硬水：溶有較多量的Ca2+和Mg2+的水3.軟水：只溶有較少量或不含Ca2+和Mg2+的水,簡單鑒別：肥皂反應(yīng)軟水中產(chǎn)生泡沫多；硬水中形成較多白色垢狀物。,軟水與硬水的簡單鑒別,1、硬度：一般是指水里的鈣、鎂離子濃度的總和。水的硬度的表示方法：閱讀P9表1-32、硬水——8度以上的水3、暫時硬度若水的硬度是由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂引起的，這種硬度稱為暫時硬度4、永久硬度若水的硬度是由含有鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，這種硬度稱為永久硬度。以上兩種硬度合稱為總硬度。,二、暫時硬度和永久硬度,聯(lián)想與啟示燒水的水壺內(nèi)壁常會形成白色水垢，可以用食醋溶解去除。你知道這些水垢是怎么形成的嗎？為什么可用食醋溶解去除？,信息提示P10沉淀的轉(zhuǎn)化——在含有沉淀的溶液中，加入適當?shù)某恋韯?，使其與溶液中某一離子結(jié)合成更難溶的物質(zhì)。如鍋爐中的水垢，其中含有硫酸鈣較難消除，可用碳酸鈉溶液處理，使硫酸鈣轉(zhuǎn)化為疏松且可溶于酸的碳酸鈣沉淀，這樣就比較容易消除。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。,硬水的危害,和肥皂反應(yīng)時產(chǎn)生不溶性的沉淀，降低洗滌效果。（利用這點也可以區(qū)分硬水和軟水）工業(yè)上，鈣鹽鎂鹽的沉淀會造成鍋垢，妨礙熱傳導(dǎo)，嚴重時還會導(dǎo)致鍋爐爆炸。由于硬水問題，工業(yè)上每年因設(shè)備、管線的維修和更換要耗資數(shù)千萬元。硬水的飲用還會對人體健康與日常生活造成一定的影響。沒有經(jīng)常飲硬水的人偶爾飲硬水，會造成腸胃功能紊亂，即所謂的“水土不服”；用硬水烹調(diào)魚肉、蔬菜，會因不易煮熟而破壞或降低食物的營養(yǎng)價值；用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值；用硬水做豆腐不僅會使產(chǎn)量降低、而且影響豆腐的營養(yǎng)成分。,資料卡,那么硬水毫無是處了嗎？不對，否則怎么會有那么多的人買礦泉水喝呢。原來鈣和鎂都是生命必需元素中的宏量金屬元素?？茖W(xué)家和醫(yī)學(xué)家們調(diào)查發(fā)現(xiàn)，人的某些心血管疾病，如高血壓和動脈硬化性心臟病的死亡率，與飲水的硬度成反比，水質(zhì)硬度低，死亡率反而高。其實，長期飲用過硬或者過軟的水都不利與人體健康。我國規(guī)定：飲用水的硬度不得超過25度，人的飲用水硬度最好介于8度—18度之間。,資料卡,三、硬水軟化,1、加熱煮沸法,(此法只能消除暫時硬度，永久硬度沒變化),2、藥劑軟化法常用的藥劑有石灰、純堿等Ca(HCO3)2CaCO3Mg(HCO3)2Mg(OH)2MgCl2Mg(OH)2CaCl2CaCO3Ca(OH)2CaCO3,加入石灰，可使水中的二氧化碳、碳酸氫鈣和碳酸氫鎂生成碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀，對永久硬度大的硬水，可再加適量純堿。軟化時石灰添加量，根據(jù)經(jīng)驗，每降低一千升水中暫時硬度一度，需加純氧化鈣10克。反應(yīng)過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉淀，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉淀。,3、離子交換法（1）磺化煤法2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+注：1、能消除暫時硬度、永久硬度2、磺化煤可以再生利用,工業(yè)上常用陰、陽離子交換樹脂來軟化硬水飲料用水大都采用有機合成離子交換樹脂作離子交換劑。,A、離子交換樹脂的定義、組成、類型B、基本原理：用離子交換樹脂軟化硬水時，先把水通過陽柱（裝有陽離子交換樹脂的離子交換柱），使水中的金屬離子被陽離子交換樹脂吸附，陽離子交換樹脂中的氫離子被交換到水中去；然后再通過陰柱，使水中的陰離子被陰離子樹脂吸附，陰離子樹脂將氫氧根離子交換到水中，和氫離子化合成水，使水得到凈化。C、離子交換樹脂軟化硬水的方法比藥劑軟化法質(zhì)量高、設(shè)備簡單、占用面積小、操作方便,3、離子交換法（2）離子交換樹脂,練習(xí)：1、怎樣證明天然水具有暫時硬度和永久硬度,或是軟水,簡述實驗步驟,并寫出有關(guān)化學(xué)方程式.2、現(xiàn)有純堿、石灰、明礬和磺化煤,可用作凈水的是,可用作軟化只含CaSO4CaCl2的硬水的是,可用于軟化暫時硬水的是.,3、我國規(guī)定飲用水的硬度不能超過25度.硬度的表示方法是:將水中的Ca2+、Mg2+都看作Ca2+,并將其質(zhì)量折算成CaO的質(zhì)量。通常把1升水中含有10毫克CaO稱為1度。水中的Ca2+、Mg2+可用一定濃度的Y溶液進行滴定,Y跟Ca2+、Mg2+都以等物質(zhì)的量完全反應(yīng).(1)現(xiàn)取某地區(qū)的地下水樣品25.0毫升,用0.01摩爾/升Y溶液滴定,完全反應(yīng)時消耗Y溶液15.0毫升.試計算該地下水的硬度,并判斷是否符合飲用標準.(2)如果每次分析時取的水樣都是25.0毫升,為了便于計算,要求每消耗0.50毫升Y溶液即相當于水的硬度為1度.則Y溶液的物質(zhì)的量濃度應(yīng)為多少?,(1)25.0毫升水中含Ca2+和Mg2+的總物質(zhì)的量為0.01000.0150=1.5010-4mol折合成CaO的質(zhì)量為1.5010-456=8.4010-3g水的硬度為8.4010-3(1000/25.0)(1000/10)=33.6(度)因硬度超過25度,故不符合飲用水標準.或列成總式:0.01000.015056(1000/25.0)(1000/10)=33.6(度)因硬度超過25度,故不符合飲用水標準.(2)[解法一]25.0毫升水(硬度為1度)中含CaO的物質(zhì)的量為(0.010/56)(2.5/1000)=4.4610-3molY溶液的濃度為4.4610-3／0.50=8.9210-3mol/L[解法二][利用(1)的結(jié)果計算]設(shè)Y溶液的濃度為C,則(0.010015.0):33.6=(C0.50):1C=8.9210-3mol/L,正常人每天需要2500mL的水，不是飲水越多越好。經(jīng)常喝未燒開的自來水，可加大膀胱癌和直腸癌的發(fā)病率。經(jīng)常喝硬水者可增加結(jié)石的患病率。運動員喝保健飲料，稍加點鹽和糖料。高血壓病人，一般應(yīng)少鹽少水。老年人和小孩最好是飲用溫開水在吃飯時適當補充水，即多增加些湯羹食品是有利于消化的。,淺談健康飲水,生活向?qū)?