实验1-3《污水处理—电浮选凝聚法》剖析（人教版选修6）

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• • 资料类型：教(学)案
  • 教材版本：人教版
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  实验1-3 污水处理—电浮选凝聚法
  要点剖析
  1．污水处理的方法（常见方法）：混凝法（如明矾净水）、中和法、沉淀法、氧化还原法、电浮选凝聚法等，实际处理中往往需要配合使用才能达到效果。
  2．污水处理—电浮选凝聚法实验原理
  污水处理—电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法。电解污水实验装置如图所示。接通直流电源后，与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成Fe²⁺，进一步被氧化，并生成Fe(OH)₃沉淀，Fe(OH)₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化的作用；与直流电源负极相连的阴极产生H₂，气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，积累到一定厚度时刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。其反应可表示为：
  阳极：Fe－2e^－=Fe²⁺ 2H₂O－4e^-=4H⁺+O₂↑
  4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe(OH)₃↓+8H^＋
  阴极：2H^＋＋2e^－＝H₂↑
  若污水导电性不良时，可加入适量硫酸钠溶液。
  典例剖析
  [例1]简述电浮选实验方法。写出有关的电极反应式。
  剖析：电浮选法是对污水进行电解时，在阴极和阳极产生大量氢气和氧气泡，气泡直径很小，仅有5～20μm，它们起着浮选剂的作用。污水中的悬浮颗粒粘附在气泡上，随其上浮，从而达到了净化污水的目的。与此同时，在阳极上电离形成的氢氧化物起着混凝剂的作用，有助于污水中的污泥物上浮或下沉。
  解答：电浮选的实质是将含有电解质的污水作为可电解的介质，通过正负电极导以电流进行电解，其结果可同时或分别产生下述三种效应：（1）电解氧化或还原；（2）电解凝聚；（3）电浮选。因电极（主要是阳极）材料不同而产生的效应也不同。例如当铝、铁这些易氧化的物质作为阳极板时，上述三种效应会同时出现，若以惰性材料（如石墨等）作阳极时，只可获得电浮选效果。污水电解时，由水分解产生的H⁺ 和OH^-在电场作用下分别趋向阴极和阳极，发生如下反应：惰性阳极上：2H₂O-4e^-→O₂↑+4H⁺ ；（如果阳极用的是金属材料，那么阳极反应为：M－ne^-→Mⁿ⁺ ）；阴极：2H^＋＋2e^－＝H₂↑。因此产生大量的微小气泡，它们在上升过程中，可吸附水中的杂质浮到水面而被分离。
  评点：电浮选方法的优点：
  （1）电浮选方法是用电能驱动化学反应而产生大量的微小气泡，从而达到浮选和净化的目的，用洁净和流动的电子代替了价格贵、使用不方便、污染环境的化学试剂。因此，具有原子经济性；
  （2）电流的驱动力可以精确地被控制，从而可以视不同污水情况施加不同的电流强度和时间。因此，具有很强的适应性；
  （3）电浮选方法在常温常压下进行，这对节约能源、降低设备投资十分有利。
  [例2]设计一种利用日常生活物品进行的实验。
  剖析：番茄汁显酸性，当在番茄里平行地插入铜片和锌片时，会形成原电池。
  解答：实验步骤为：取2个半熟的番茄，相隔一定距离，分别平行插入铜片和锌片。按图所示，用导线将铜片与锌片及电流计相连，观察现象。
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