21获取纯净水.pptx

获得纯净的水获得纯净的水实验探究一：混凝除杂实验探究一：混凝除杂取大约取大约150ml河水于烧杯中，加河水于烧杯中，加1/5药匙的药匙的明矾（明矾（KAI(SO4)2），用玻璃棒搅拌，然），用玻璃棒搅拌，然后后静置静置，观察现象。，观察现象。一、天然水的净化一、天然水的净化1、混凝法、混凝法（1）、明矾的净水实验）、明矾的净水实验（2）、明矾混凝除杂原理）、明矾混凝除杂原理Al3+3H2OAl（OH）3+3H+KAI(SO4)2K+AI3+2SO42-Al(OH)Al(OH)3 3在水中以絮状的胶体形式存在，由于水中在水中以絮状的胶体形式存在，由于水中的胶体杂质的胶体杂质 一般都带负电一般都带负电,而而Al(OH)Al(OH)3 3胶体粒子带正胶体粒子带正电，通过电性吸引作用，破坏了天然水中胶体杂质电，通过电性吸引作用，破坏了天然水中胶体杂质的稳定性，使胶体杂质聚沉。同时还能吸附一些悬的稳定性，使胶体杂质聚沉。同时还能吸附一些悬浮物，这样就起到了净水的作用。工业上还常用硫浮物，这样就起到了净水的作用。工业上还常用硫酸铝，聚合铝，硫酸亚铁，硫酸铁等作混凝剂。酸铝，聚合铝，硫酸亚铁，硫酸铁等作混凝剂。实验实验 现象现象烧杯烧杯1加入绿矾搅拌后静置加入绿矾搅拌后静置烧杯烧杯2加加NaOH溶液，使溶液，使pH=9，再加绿矾搅拌后静置再加绿矾搅拌后静置烧杯烧杯3加入硫酸铁搅拌后静置加入硫酸铁搅拌后静置有少量胶状物出现有少量胶状物出现有沉淀析出有沉淀析出有沉淀析出有沉淀析出（3）、亚铁离子和铁离子净水作用）、亚铁离子和铁离子净水作用思考：思考：为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的效果好？为什么亚铁盐的净化效果没有铁盐的效果好？由于由于FeSO47H2O来源充足，作为混凝剂在工来源充足，作为混凝剂在工业上应用比较多水解后生成的业上应用比较多水解后生成的Fe(OH)2溶解度较大，溶解度较大，混凝效果不好。所以，实际应用时必须将混凝效果不好。所以，实际应用时必须将Fe2氧化成氧化成Fe3，在溶液中生成，在溶液中生成Fe(OH)3，起到，起到较好的混凝作用。较好的混凝作用。FeSO47H2O溶于水后显酸性，溶于水后显酸性，而而Fe2在碱性条件下更容易被氧化成在碱性条件下更容易被氧化成Fe3，所以，所以要将要将pH调到调到9左右。左右。【思考与交流思考与交流】1 1天然水中含有细菌，主要成分为蛋白质。请你举出天然水中含有细菌，主要成分为蛋白质。请你举出几种在家里能杀死水中细菌的简单方法？几种在家里能杀死水中细菌的简单方法？2 2城市自来水以天然水为水源，你能简要地说明获得城市自来水以天然水为水源，你能简要地说明获得自来水的过程吗？自来水的过程吗？3 3从自来水饮用水消毒剂和混凝剂的使用来看，请你从自来水饮用水消毒剂和混凝剂的使用来看，请你思考：在采取某种化学方法处理生活中的问题时，一般思考：在采取某种化学方法处理生活中的问题时，一般需要考虑哪些问题？需要考虑哪些问题？加热、用消毒剂或紫外线消毒等。加热、用消毒剂或紫外线消毒等。加絮凝剂加絮凝剂沉淀沉淀过滤过滤吸附吸附杀菌杀菌 从两个方面考虑：首先是所采用有效的化学从两个方面考虑：首先是所采用有效的化学方法，如反应原理适用、添加试剂的性质、顺序方法，如反应原理适用、添加试剂的性质、顺序和量等。其次，还要考虑应用化学方法所产生的和量等。其次，还要考虑应用化学方法所产生的经济和社会等方面的问题。主要指成本核算、对经济和社会等方面的问题。主要指成本核算、对生态环境和人体健康是否有直接影响或是否有潜生态环境和人体健康是否有直接影响或是否有潜在、长远的影响，饮用水消毒目前通常用液氯、在、长远的影响，饮用水消毒目前通常用液氯、二氧化氯、臭氧消毒。二氧化氯、臭氧消毒。硬水硬水=溶有较多量的钙离子，镁离子的水。溶有较多量的钙离子，镁离子的水。软水软水=只溶有少量或者不含钙离子，镁离子只溶有少量或者不含钙离子，镁离子的水。的水。矿泉水和蒸馏水矿泉水和蒸馏水有什么区别？有什么区别？2、化学软化、化学软化如：矿泉水，自来水，以及自然界中的地面如：矿泉水，自来水，以及自然界中的地面水和地水和地下水等下水等如：雨水，雪水，纯净水等如：雨水，雪水，纯净水等1、天然水分类、天然水分类硬度定义硬度定义 1 1升水中含有升水中含有10mgCaO 10mgCaO 或者或者相当于相当于10mgCaO)10mgCaO)称为称为1 1度（度（1 1。)8 8度以上为硬水，大于度以上为硬水，大于3030度为超硬水度为超硬水（2）.硬水的危害硬水的危害水的硬度过高对生活和生产都有害处。例如，洗涤用水的硬度过高对生活和生产都有害处。例如，洗涤用水如果硬度太高，水中的水如果硬度太高，水中的Ca2 2、Mg2 2与肥皂反应生与肥皂反应生成不溶于水的物质，不仅浪费肥皂，也洗不净衣物。成不溶于水的物质，不仅浪费肥皂，也洗不净衣物。在工业上对水的硬度也有要求，如锅炉用水如果硬度在工业上对水的硬度也有要求，如锅炉用水如果硬度太高，长期烧煮后，水里的钙盐和镁盐会在锅炉内结太高，长期烧煮后，水里的钙盐和镁盐会在锅炉内结成锅垢，使锅炉内金属管道的导热能力大大降低，不成锅垢，使锅炉内金属管道的导热能力大大降低，不但浪费燃料，而且会导致管道局部过热，使锅炉管道但浪费燃料，而且会导致管道局部过热，使锅炉管道变形或损坏，严重时会引起爆炸事故。所以硬水的软变形或损坏，严重时会引起爆炸事故。所以硬水的软化非常重要。化非常重要。暂时硬度暂时硬度：如果水的硬度是由如果水的硬度是由Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2 或或Mg(HCOMg(HCO3 3)2 2所引起的，这所引起的，这种硬度叫暂时硬度。种硬度叫暂时硬度。永久硬度永久硬度：如果水的硬度是由钙和镁：如果水的硬度是由钙和镁的的硫酸盐或氯化物硫酸盐或氯化物引起的，这种硬度引起的，这种硬度叫永久硬度。叫永久硬度。（3）、硬水的分类）、硬水的分类天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。天然水大多同时具有暂时硬度和永久硬度。4、如何除去水中的、如何除去水中的Ca2、Mg2？寻找合适的药剂！寻找合适的药剂！Mg2+Ca2+OH-CO32-5、化学软化法、化学软化法（1）硬水软化的方法：）硬水软化的方法：加热法加热法药剂法药剂法离子交换法离子交换法具有具有暂时暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化。硬度的水可以用加热的方法进行软化。Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2 CaCOCaCO3 3COCO2 2H H2 2O OMg(HCOMg(HCO3 3)2 2 MgCOMgCO3 3COCO2 2H H2 2O OMgCOMgCO3 3H H2 2O O Mg(OH)Mg(OH)2 2COCO2 22、加热法、加热法：3、药剂法：、药剂法：具有具有永久永久硬度的水可采用药剂法。硬度的水可采用药剂法。药剂法通过向硬水中加入适当的化学药剂，与药剂法通过向硬水中加入适当的化学药剂，与Ca2、Mg2发生化学反应，使发生化学反应，使Ca2、Mg2以沉淀的形式分离出来，达以沉淀的形式分离出来，达到软化水的目的。到软化水的目的。常用的化学药剂有纯碱、生石灰等常用的化学药剂有纯碱、生石灰等有一杯具有永久硬度的水，其中主要含有一杯具有永久硬度的水，其中主要含MgCl2、CaCl2，你能设计出软化水的实验方案吗？，你能设计出软化水的实验方案吗？现有药剂可供选用：现有药剂可供选用：Ca（OH）2溶液、溶液、NaOH溶液、饱和溶液、饱和Na2CO3溶液溶液、肥皂水。、肥皂水。科学探究科学探究实验步骤实验步骤现象现象化学方程式化学方程式1向硬水中加入向硬水中加入Ca(OH)2溶液直到不溶液直到不再产生沉淀再产生沉淀2继续向溶液中加继续向溶液中加人人Na2CO3，直到产，直到产生沉淀生沉淀3将上述溶液过滤将上述溶液过滤 4取上述滤液少许，取上述滤液少许，加入少量肥皂水，加入少量肥皂水，振荡振荡 MgCl2+Ca(0H)2=Mg(0H)2+CaCl2CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl白色沉淀白色沉淀白色沉淀白色沉淀有大量泡沫有大量泡沫 无机离子交换剂无机离子交换剂（例如沸石）（例如沸石）离子交换剂离子交换剂 有机离子交换剂有机离子交换剂 4、离子交换法、离子交换法碳质离子交换剂离子交换树脂碳质离子交换剂离子交换树脂 磺化煤磺化煤 （黑色颗粒，不溶于酸碱）（黑色颗粒，不溶于酸碱）碳碳质质离离子子交交换换剂剂：磺磺化化煤煤 NaR 烟烟煤煤和和褐褐煤煤用用发发烟烟硫硫或或浓浓硫硫酸酸处处理理后后的的产产物物 钠钠离离子子可可以以交交换换水水中中的的钙钙镁镁离子离子硬水离子交换剂离子交换柱软水2NaR+Ca2+=CaR2+2Na2NaR+Mg2+=MgR2+2Na离子交换法反应原理离子交换法反应原理再生：用再生：用8 81010的食盐水的食盐水 浸泡磺化煤交换剂浸泡磺化煤交换剂 CaRCaR2 2+2Na+2Na=2NaR+Ca=2NaR+Ca2+2+MgR MgR2 2+2Na+2Na+2NaR+Mg2NaR+Mg2+2+磺化煤再生反应原理磺化煤再生反应原理再生过程是交换过程的逆过程再生过程是交换过程的逆过程磺磺化化煤煤缺缺点点：不不耐耐热热，交交换换容容量量小小，再生剂消耗大。再生剂消耗大。交交换换容容量量和和原原水水硬硬度度以以及及再再生生水水平平有关，影响因素较多。有关，影响因素较多。&优点：质量高，占地小，设备简单，操 作方便。按类型分：按类型分：阳离子交换树脂阳离子交换树脂 （NaNa型，型，H H型）型）离子交换树脂离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 （OHOH型）型）按结构分：交换剂本体 离子交换树脂 交换基团性状：透明或半透明，颜色有黄色，白色性状：透明或半透明，颜色有黄色，白色 等，形状等，形状 有交换膜，球状，柱状等有交换膜，球状，柱状等用途：纯水制取（用途：纯水制取（H型型OH型）硬水软化，型）硬水软化，原料提纯，有机合成等。原料提纯，有机合成等。缺点：原水硬度和碱度高时，经济效益不缺点：原水硬度和碱度高时，经济效益不 好。好。离子交换树脂自来水厂净化水过程示意图自来水厂净化水过程示意图（明矾或绿矾）（明矾或绿矾）（凝胶状的（凝胶状的氢氧化铝或氢氧化铝或氢氧化铁有氢氧化铁有很强的吸附很强的吸附能力，能使能力，能使水中细小的水中细小的悬浮杂质集悬浮杂质集结而下沉）结而下沉）（干净的细沙（干净的细沙 和鹅卵石）和鹅卵石）（通氯气或（通氯气或 二氧化氯）二氧化氯）二、污水处理二、污水处理物理法、生物法和化学法物理法、生物法和化学法污水处理的程度：污水处理的程度：一级、二级、三级一级、二级、三级悬浮物混凝法悬浮物混凝法溶于水污染物中和法、溶于水污染物中和法、沉淀法、氧化还原法沉淀法、氧化还原法方法：方法：分类分类处理处理1、中和法、中和法范围：酸性和碱性废水范围：酸性和碱性废水常用的药剂：熟石灰、硫酸或二氧化碳常用的药剂：熟石灰、硫酸或二氧化碳Ca(OH)2+H2SO4=H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O浓液先回收再用浓液先回收再用CaSO4 +2H2O2、沉淀法（重金属离子）、沉淀法（重金属离子）方法：方法：举例：举例：含含Hg2+废水、加入废水、加入Na2S沉淀剂沉淀剂常见重金属离子：常见重金属离子：Pb2+、Hg2+、Cd2+、Cr3+、Ag+等等三、海水淡化三、海水淡化方法：方法：、蒸馏法（加热）、蒸馏法（加热）、电渗析法（离子交换膜）、电渗析法（离子交换膜）1、一种蒸馏法海水淡化装置、一种蒸馏法海水淡化装置多级闪急蒸馏法多级闪急蒸馏法 2、电渗析法原理、电渗析法原理 3.3.有有一一最最硬硬水水，硬硬度度是是由由碳碳酸酸氢氢镁镁引引起起的的，测测定定硬硬度度为为3030度度。取取一一升升这这种种水水，常常压压下下加加热热蒸发，最后得到残渣多少克？蒸发，最后得到残渣多少克？所以：所以：水中相当于含有钙离子的质量：水中相当于含有钙离子的质量：m=30m=30度度*1010毫克毫克/度度=300=300毫克毫克钙离子看成是以氧化钙的形式，所以钙离子的物质的量为钙离子看成是以氧化钙的形式，所以钙离子的物质的量为 n=300/56 n=300/56 毫摩尔毫摩尔一个钙离子由一个镁离子折算得到，所以一个钙离子由一个镁离子折算得到，所以n n镁离子镁离子=n=n钙离子钙离子=300/56=300/56毫摩尔毫摩尔=0.3/56=0.3/56摩尔摩尔最后镁离子转化为氢氧化镁，质量为：最后镁离子转化为氢氧化镁，质量为：0.32/56*58=0.310.32/56*58=0.31克克