化学与技术2.pptx

课题课题1 海水淡化与现代水处理技术海水淡化与现代水处理技术 一、海水淡化一、海水淡化海水淡化方法主要有蒸馏法、电渗析法海水淡化方法主要有蒸馏法、电渗析法电渗析法电渗析法阳极阳极正极正极负极负极阴极阴极淡化原理？淡化原理？在电场中在电场中阳离子移向阴极阳离子移向阴极阴离子移向阳极阴离子移向阳极电源电源电解槽电解槽正极正极负极负极阳极阳极阴极阴极海水淡化循环水处理装置海水淡化循环水处理装置 这是全国第一个只“喝”海水的大乙烯项目，一年下来节约新水可达近万吨。不仅如此，为百万吨乙烯供水的海水淡化厂，使用的是大港电厂发电机组的升温冷却海水。仅此一项，每年便可节电万度，减排二氧化碳吨、二氧化硫吨、氮氧化物吨。由于淡化水的钙镁离子含量远低于自来水，中石化天津分公司用淡化水制取软水的生产成本也比使用自来水每吨节约元。大型海水淡化成套装置实现产业化，将有利于国内海水资源综合利用技术的发展。据测算，如果将日产万吨的海水淡化厂的浓盐水全部晒盐，可以节约的盐田。对于寸土寸金的滨海新区，如此面积的土地可以有力拉动天津经济的快速发展。我国的氯碱工业采用海水化盐已有多年的历史，在节约了淡水消耗的同时还降低了工业原盐的消耗，效益明显。同时，采用浓盐水化盐可进一步降低工业原盐消耗，提高氯碱工业的经济效益。二、纯水的制造二、纯水的制造 生产、生活中对水质有不同要求，例如生产、生活中对水质有不同要求，例如锅炉用水需要低硬度的水。锅炉用水需要低硬度的水。软水、硬水、水的硬度软水、硬水、水的硬度硬水指溶有较多硬水指溶有较多Ca2、Mg2的水的水 溶有少量或不含溶有少量或不含Ca2、Mg2的水的水称为称为软水软水利用肥皂水可以利用肥皂水可以鉴别鉴别硬水和软水硬水和软水水的硬度可分为水的硬度可分为暂时硬度暂时硬度（由碳酸氢钙、碳酸氢镁引起的）（由碳酸氢钙、碳酸氢镁引起的）永久硬度永久硬度（由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的）（由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的）加热可减少水的暂时硬度加热可减少水的暂时硬度 Ca(HCO3)2 CaCO3CO2H2O Mg(HCO3)2 MgCO3CO2H2O 常用的硬水软化法除加热法外，还有药常用的硬水软化法除加热法外，还有药剂法和离子交换法等。剂法和离子交换法等。1）离子交换法）离子交换法(阴、阳阴、阳)离子交换离子交换H OH H2O再生再生2 2）膜分离法）膜分离法(电渗析法、反渗透法电渗析法、反渗透法)可以大量、快速地生产淡水，关键是寻找理想的半透膜可以大量、快速地生产淡水，关键是寻找理想的半透膜反渗透海水淡化项目反渗透海水淡化项目 处理能力：处理能力：34000立方米立方米/天天 三、水污染和污水处理三、水污染和污水处理水污染程度的指标：化学耗氧量和生物耗氧量水污染程度的指标：化学耗氧量和生物耗氧量 污水治理方法：物理法、物理化学法、化污水治理方法：物理法、物理化学法、化学法及生物化学法学法及生物化学法课题课题2 氯碱生产氯碱生产 知识回顾知识回顾 电解质电解质是指在水溶液中或熔融状态下是指在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物能够导电的化合物。酸碱盐都是电解质。酸碱盐都是电解质。非电解质非电解质是指在水溶液中或熔融状态是指在水溶液中或熔融状态下都不能够导电的化合物下都不能够导电的化合物。酸碱盐都是电。酸碱盐都是电解质。酒精、蔗糖等是非电解质。解质。酒精、蔗糖等是非电解质。强酸、强碱和大部分的盐是强电解质；强酸、强碱和大部分的盐是强电解质；弱酸、弱碱是弱电解质，水是极弱的电解质弱酸、弱碱是弱电解质，水是极弱的电解质 电离电离是指电解质在水溶液中或熔融状态是指电解质在水溶液中或熔融状态下离解成自由移动阴阳离子的过程。下离解成自由移动阴阳离子的过程。化合物化合物电解质电解质非电解质非电解质强电解质强电解质弱电解质弱电解质电离方程式电离方程式 写出硫酸、氢氧化钠、氯化铁、写出硫酸、氢氧化钠、氯化铁、醋酸、一水合氨及水的电离方程式醋酸、一水合氨及水的电离方程式一、氯碱生产核心技术一、氯碱生产核心技术电解电解FeC电解电解使电流通过电解质溶液或熔融使电流通过电解质溶液或熔融态的电解质，在阴、阳两极上分别发生态的电解质，在阴、阳两极上分别发生还原反应和氧化反应的过程。还原反应和氧化反应的过程。1.溶液中所含的离子溶液中所含的离子Na、ClH、OH2.通电前、后离子的通电前、后离子的移动方式移动方式通电前：自由移动通电前：自由移动通电后：定性移动通电后：定性移动3.溶液中离子的放电顺序溶液中离子的放电顺序阳极阳极(氧化反应氧化反应)上阴离子放电顺序：上阴离子放电顺序：S S2 2 I I Br BrClCl OH OH 含氧酸根含氧酸根NONO3 3、SOSO4 42 2阴极阴极(还原反应还原反应)上阳离子放电顺序：上阳离子放电顺序：AgAgCuCu2 2HHPbPb2 2SnSn2 2FeFe2 2ZnZn2 2 AlAl3 3MgMg2 2NaNaCaCa2 2KK。4.电解饱和食盐水时的电极反应和电解总反应电解饱和食盐水时的电极反应和电解总反应阴极：阴极：2H+2e H2还原反应还原反应阳极：阳极：2Cl Cl2+2e 氧化反应氧化反应2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2 通电通电电解总化学方程式电解总化学方程式溶液中存在的离子为：溶液中存在的离子为：Na+、OHNaOH二、氯碱生产的基本装置二、氯碱生产的基本装置电解槽电解槽隔膜电解槽隔膜电解槽离子膜电解槽离子膜电解槽水银电解槽水银电解槽电极材料电极材料阳极：阳极：金属钛（表面涂有金属钛（表面涂有钌和钛氧化物）钌和钛氧化物）阴极：阴极：低碳钢低碳钢 氯碱工艺过程氯碱工艺过程隔膜电解法隔膜电解法简单构造：简单构造：阳极：石墨碳棒阳极：石墨碳棒 阴极：铁丝网阴极：铁丝网 石棉隔膜：石棉隔膜：能阻止气体通过，但能阻止气体通过，但 不能阻止水分子和离子通过。不能阻止水分子和离子通过。1 1、生产的主体设备：石棉隔膜电解槽、生产的主体设备：石棉隔膜电解槽2 2、原理、原理阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 22NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+ClO 2NaOH+Cl2 2+H+H2 2 通电通电 氯碱工艺过程氯碱工艺过程隔膜电解法隔膜电解法 1 1、生产的主体设备、生产的主体设备：石棉隔膜电解槽石棉隔膜电解槽3 3、添加原料、添加原料阳极区：阳极区：A A（饱和食盐水）（饱和食盐水）投资多、能耗较高，产品烧碱投资多、能耗较高，产品烧碱中会含有杂质食盐。中会含有杂质食盐。5 5、缺点、缺点2 2、原理、原理4 4、产品、产品阳极区：阳极区：阴极区：阴极区：B B（ClCl2 2）C C（H H2 2）、）、D D（NaOHNaOH、NaClNaCl溶液）溶液）氯碱工艺过程氯碱工艺过程隔膜电解法隔膜电解法流程图流程图氢氧化钠和氢氧化钠和氯化钠溶液氯化钠溶液氢氧化钠氢氧化钠氯化钠氯化钠其它其它P29氯碱生产过程中的除杂氯碱生产过程中的除杂1）杂质离子种类：）杂质离子种类：Ca2、Mg2、Fe3、SO422）除杂试剂：）除杂试剂：NaOH、Na2CO3、BaCl2和盐酸和盐酸3）加试剂顺序：过量）加试剂顺序：过量BaCl2、过量、过量NaOH、过量、过量Na2CO3、最后加适量盐酸调节、最后加适量盐酸调节pH值值粗盐水（粗盐水（Ca2+、Mg2+、SO42-）过量过量BaCl2Ba2+SO42-=BaSO4Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cl-BaSO4Ca2+CO32-=CaCO3Ba2+CO32-=BaCO3CaCO3BaCO3过量过量Na2CO3Na+、Ba2+、Ca2+、Cl-、OH-Mg2+2OH-=Mg(OH)2过量过量NaOHMg(OH)2Na+、Cl-、OH-、CO32-适量适量HCl,HCl,调节调节PHPH通过阳离子通过阳离子交换树脂交换树脂Na+、Cl-氯碱工艺过程氯碱工艺过程离子膜电解法离子膜电解法 1 1、主体设备：离子膜电解槽、主体设备：离子膜电解槽 简单构造：简单构造：阳极：金属钛网阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网阴极：碳钢网(有镍涂层有镍涂层)阳离子交换膜：只允许阳离子交换膜：只允许阳离子阳离子通通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。(1)(1)防止防止ClCl2 2和和H H2 2混合而引起爆炸；混合而引起爆炸；(2)(2)避免避免ClCl2 2与与NaOHNaOH反应生成反应生成NaClONaClO，影响，影响NaOHNaOH的产量；的产量；(3)(3)2 2、阳离子交换膜的作用：、阳离子交换膜的作用：避免避免ClCl-近入阴极区导致制得的近入阴极区导致制得的NaOHNaOH不纯。不纯。感受车间感受车间离子膜电解车间离子膜电解车间 氯碱工艺过程氯碱工艺过程离子膜电解法离子膜电解法6 6、优点：、优点：投资费用、能耗、污染都较低，产品质量较好。投资费用、能耗、污染都较低，产品质量较好。5 5、添加物质：、添加物质：饱和食盐水、稀饱和食盐水、稀NaOHNaOH溶液溶液 4 4、产品：、产品：H H2 2 、ClCl2 2 、NaOHNaOH溶液溶液3 3、基本原理：、基本原理：阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 22NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+ClO 2NaOH+Cl2 2+H+H2 2 通电通电“膜膜”的总汇的总汇你能总结一下中学阶段所学过的膜吗你能总结一下中学阶段所学过的膜吗?膜分离制氧膜分离制氧渗析实验渗析实验半透膜半透膜海水淡化海水淡化半透膜（反渗透法）半透膜（反渗透法）海水淡化海水淡化阴、阳离子交换膜（电渗析法）阴、阳离子交换膜（电渗析法）氯碱工业氯碱工业石棉隔膜（石棉隔膜电解槽）石棉隔膜（石棉隔膜电解槽）氯碱工业氯碱工业阳离子交换膜（离子交换膜电解槽）阳离子交换膜（离子交换膜电解槽）氯碱工业产品的用途氯碱工业产品的用途课题课题3 纯碱制造技术的发展纯碱制造技术的发展 Na2CO3 俗名纯碱、苏打，重要化工原料俗名纯碱、苏打，重要化工原料 NaHCO3 俗名小苏打俗名小苏打(酸式盐酸式盐)索尔维制碱法索尔维制碱法侯氏制碱法侯氏制碱法重要制碱方法重要制碱方法一、索尔维制碱法一、索尔维制碱法1、精制盐水、精制盐水 氨盐水氨盐水通通NH3通通CO2NaCl+NH3CO2H2O NaHCO3+NH4Cl2、煅烧、煅烧NaHCO3得纯碱得纯碱2NaHCO3 Na2COCO2+H2O煅烧煅烧3、回收氨循环利用、回收氨循环利用2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O 侯德榜侯德榜二、侯氏制碱法二、侯氏制碱法 将索氏制碱法的将索氏制碱法的滤液用于制滤液用于制NH4Cl母液母液NH4Cl晶体晶体吸氨、降温、加食盐粉吸氨、降温、加食盐粉结晶、过滤结晶、过滤1943年年周末作业：周末作业：课本课本P17、P33、P39习题习题周一带合成氨学案周一带合成氨学案