水资源的合理利用 选修IB.ppt

1、第二单元 水资源的合理利用,水，生命之源！,你知道吗？,水，是生命之源，是万物之源.没有水，就没有生命的存在。,水是人体内的六大营养物质之一，约占体重的60%70%。工农业生产也离不开水，世界上用于工农业生产的淡水量占人类消耗淡水总量的60%80%。,一般情况下，每人每天需要水2.5kg。水是优良的溶剂，食物中的营养成分必须溶解在水里才能运送到人体的各个部分，以维持人类正常生命活动的需要。人体内的一切生化过程都是在水的参与下进行的。没有水，人的生命将无法维持。,地球是一颗蓝色的星球，地球表面约70%以上被水覆盖。,可是 ,中国缺水状况不容乐观,细菌、病菌、藻类、原生动物、泥沙、黏土等,硅、铝、

2、铁的水合氧化物胶体物质，黏土矿物胶体物质、腐殖质等有机高分子化合物,O2 、CO2、H2S 、N2等气体，Ca、Mg、Na、Fe、Mn等元素的卤化物，碳酸盐，硫酸盐，可溶性有机物,生活饮用水是指： 由集中式供水单位直接供给居民作为饮水和生活用水，该水的水质必须确保居民终生饮用安全，它与人体健康有直接关系。一般包括自来水（取自江、河、湖的地表水）、井水及深井水。,Fe3+3H2O Fe(OH)3 (胶体) 3H+,其他如硫酸铝、硫酸亚铁、氯化铁、碱式氯化铝也有相同功效.,净化处理1：加混凝剂使悬浮的固体颗粒沉降,1、具有强吸附性的活性炭可除去水中的异味,净化处理2：利用活性炭除水中异味,2、活性

3、炭也可吸附某些溶解在水中的杂质。2005年11月松花江发生重大水污染事件造成哈尔滨市停水，恢复供水消毒较为理想的解污办法就是使用活性炭粉末吸附水污染物。,氯气消毒杀菌的原理： 生成的次氯酸具有强氧化性，起消毒杀菌作用。,Cl2 +H2O HCl + HClO,常用消毒剂有漂白粉、液氯、二氧化氯、臭氧等。,刚出厂的自来水中常含有少量余氯，它在配水管中停留，能有效地起到消毒杀菌的作用，主要是因为氯气与水的反应是一个可逆过程，当起消毒作用的次氯酸被消耗后，平衡向正反应方向移动，使次氯酸及时得到补充。,净化处理3：水源的杀菌消毒,缺陷：采用液氯消毒的水不仅带有轻微的刺激性气味,而且在一定条件下氯气会与

4、水中的有机反应物反应，生成一些有毒的卤代烃，如CHCl3等，对人的健康产生不利影响。,臭氧发生器在高频高压电源的驱动下放电，使氧气转化成臭氧。臭氧具有强氧化性，它能破坏细菌的新陈代谢和繁殖过程，使细菌死亡，达到消毒的效果。由于消毒后臭氧转化成氧气，因此不会造成污染。,自来水厂净水流程,水源水,一级泵站,沉淀池,过滤池,清水池,二氧化氯发生器,二级泵站,加药,自来水管网,对某城市自来水的水源水进行水质分析，得到如下数据： 浑浊度18度，有一定异味，pH为7.5，总硬度为300mgL1，细菌总数1mL水中含有150个。,(1)请对照生活饮用水水质标准（见书第120页），分析该水源水的这几项指标是否

5、符合要求； (2)若该水源水的其他指标均符合要求，你认为将该水源水经过哪些工序处理后可得到自来水。,(1)浑浊度为18，,(2)有异味，,说明悬浮颗粒物超标，,应将悬浮颗粒物沉降，并过滤。,(3)pH为75，,应选用有吸附性的物质(如活性炭)将异味除去。,(5)总硬度超标。,(4)细菌总数偏高，,符合水质标准。,应进行杀菌处理。,什么是水的硬度呢？,1.硬水：溶有较多量的Ca2+和Mg2+的水 (如:井水等) 2.软水：只溶有较少量或不含Ca2+和Mg2+的水 (如:蒸馏水等),以水中溶有的Ca2+和Mg2+的含量为标准,资料卡,硬水的危害,浪费肥皂，衣物不易洗净，还使衣服变硬。如果硬度过大，

6、饮用后对人体健康与日常生活有一定影响。如果没有经常饮硬水的人偶尔饮硬水，则会造成肠胃功能紊乱，使胃炎、结石等病的发病率上升。硬度过低，则人无法从水是吸收人体发育所必需的无机盐离子和微量元素等，对人体的危害也很大。如用硬水烹调鱼肉、蔬菜，常因不易煮熟而破坏或降低营养价值。而硬水泡茶会改变茶的色香味而降低饮用价值。用硬水做豆腐不仅使产量降低、而且会影响豆腐的营养成分。硬水问题也使工业上因设备和管线的维修和更换每年耗资数千万元。锅炉用水硬度过高易形成锅垢，不仅浪费燃料，而且易引起爆炸事故。,硬水的软化,降低水中钙、镁离子的含量，就叫做硬水的软化。,若硬水中钙、镁离子是以碳酸氢盐的形式存在,由于氢氧化

7、镁的溶解性比碳酸镁的溶解性要小得多,因而继续加热时,碳酸镁要转化为氢氧化镁:,MgCO3 + 2H2O = Mg(OH)2 + CO2,思考：现在你知道为什么水瓶使用时间长瓶胆上会有一层水垢？,硬水的软化,降低水中钙、镁离子的含量，就叫做硬水的软化。,若硬水中钙、镁离子是以硫酸盐或氯化物的形式存在,离子交换法,磺化煤（NaR）是一种有效的离子交换剂,2NaR + Ca2+ = CaR2 + 2Na+2NaR + Mg2+ = MgR2 + 2Na+,磺化煤的再生:当磺化煤中的钠离子全部为钙,镁离子所代替后就失去了软化能力,可用8% - 10% 的氯化钠溶液浸泡,CaR2和 MgR2就会跟钠离子

8、发生交换作用,重新生成NaR .又可发生交换作用使磺化煤得到再生: CaR2 + 2Na+ = 2NaR + Ca2+ MgR2 + 2Na+ = 2NaR + Mg2+,温馨提示：尽管自来水是在水厂按照国家饮用水的水质标准生产的，但其不能直接饮用，主要原因有二：一是氯气消毒仍是常见的消毒方式，水中余留的氯气可以和某些有机物反应生成有毒害的物质；二自来水需要经过很长的管道输送，极有可能受到二次污染，导致微生物滋生。,使用自来水还应注意： (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,进行终端净

9、水。常用的滤水物质一般为离子交换树脂或活性炭。,常见的检测项目有： 水温、PH、电导率、固体悬浮物、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、一些有毒有害物质的浓度等。,水质评价与污水处理,案例1：某工厂的不同车间产生不同的废水，经分析可以发现，某种废水的主要成分为盐酸，浓度为0.01mol/L，另一种废水的主要成分为氢氧化钠，浓度为0.002mol/L，请设计方案对这两种废水加以处理。,处理原则：一要本着经济的原则；二要注意回收处理产物。,将含盐酸的废水与含氢氧化钠的废水按一定比例（1：5）混合，处理完毕后回收水中的氯化钠。,案例2：某工厂产生的废水中含有Cu2+、Fe3+

10、，请讨论一下方案的合理性？,方案1：可以向其中加入足量的铁粉： Fe+2Fe3+=3Fe2+；Fe+Cu2+=Fe2+Cu ；将处理后的废水过滤，可得到铜。然后再向处理过的废水中加入氢氧化钠溶液，将Fe2+转化为Fe(OH)2沉淀，再氧化转化为Fe(OH)3，过滤沉淀，即可实现污水的处理。,方案2：可以向其中加入足量的氢氧化钠溶液： Fe3+ + 3OH-= Fe(OH)3 ；Cu2+ + 2OH-=Cu(OH)2 ； 过滤沉淀，即可实现污水的处理。,水污染的治理方法：,1.物理方法（混凝法）使水中细小的悬浮物聚集成较大的颗粒而沉淀,2.化学方法,3.生物方法,中和法（轧钢厂中的废水(酸性)）

11、 氧化还原法（油类、氰化物、硫化物） 沉淀法（废水中重金属离子的除去）,常用的氧化剂：空气、臭氧、氯气等,常用的混凝剂明矾，聚羟基氯化铝等,例：工业上制备氯化铜时，是将浓盐酸用水蒸汽加热至80左右，慢慢加入粗制氧化铜粉（含杂质氧化亚铁），充分搅拌，使之溶解。已知：pH9.6时，Fe2以Fe(OH)2的形式完全沉淀；pH4.4时，Cu2以Cu(OH)2的形式开始沉淀；pH6.4时，Cu2以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH在34时，Fe3以Fe(OH)3的形式完全沉淀。,1、第一步除去Fe2+，能否直接调整pH=9.6将Fe2+沉淀除去？理由 ？,2、有人用强氧化剂NaClO将Fe2+氧化为Fe

12、3+，反应方程式？是否妥当？理由？,3、现有下列几种常用的氧化剂，可用于除去混合溶液中Fe2+的有 。A.KMnO4 B.K2Cr2O7 C.Cl2 D.O2 E.H2O2,4、除去Fe3+的方法是调整pH=3.7，现有下列试剂均可以使强酸性溶液的pH调整到3.7，可选用的有 。 A.NaOH B.氨水 C.Cu2(OH)2CO3 D.Na2CO3 E.CuO F.Cu(OH)2,C、E、F,C、D、E,不行， 此时Cu2也将完全沉淀,不行， 会引入杂质,条件：能氧化Fe2+，但不能引入杂质。,条件：可以和H+反应，但不能引入杂质。,我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求： 某综合实践活动小组

13、到自来水厂进行参观，了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下：,（1）源水中含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等，加入CaO后生成，进而发生若干个化学反应，请写出其中任意一个反应的离子方程式 。,（2）加入絮凝剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是 （填写序号）。 只有物理过程，无化学过程 只有化学过程，无物理过程 既有物理过程，又有化学过程,我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求： 某综合实践活动小组到自来水厂进行参观，了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下：,（3）FeSO47H2O是常用的絮凝剂，加入后最终生成红褐色胶状沉淀，则这种沉淀是 （填写化学式）。,（4）通入二氧化碳的目的是 和 。 （5）物质A的作用是 ，则A可以选择下列物质中的 （填写序号）。 ClO