化学与技术——ⅠB模块
(请在仔细阅读教材的基础上完成)
(一)化学与资源开发利用
1.了解化学在水处理中的应用。
(1)天然水中所含的杂质及其处理方法。
含有的杂质主要有悬浮物质、胶体物质和可溶物质等。
饮用水(自来水)的处理工序:原水→ 过滤→ 吸附→ 杀菌。
常见的混凝剂:铝盐和铁盐等,其净水原理:铝离子或铁离子水解生成胶体的净水功能。
用于自来水消毒杀菌的消毒剂有:漂白粉精、氯气、二氧化氯和臭氧等。
常用吸附剂:活性炭(表面积大、吸附能力强,可除去水中异味)。
(2)污水处理
①水污染的检测项目
a、水的理化性质——色度、浊度、PH等
b、无机物——溶解氧(DO)、某些金属离子、氯离子、硫酸根离子、氮和磷的化合物等
c、有机物——通常测定生化需氧量(BOD)
②处理污水的主要方法是生物化学方法。通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥,在强力通入空气的条件下,微生物以水中的有机废物为养料生长繁殖,将有机物分解为二氧化碳、水等无机物。
(3)硬水软化
常见的硬水软化方法:加热煮沸法、离子交换法和药剂软化法。
①软水与硬水的简单鉴别: 取少量两种水,加入适量的肥皂水,产生沉淀少者为硬水
②硬水软化的方法a.加热煮沸法:只能消除 暂时 硬度, 永久 硬度没变化
b.药剂软化法:常用的药剂有 石灰 、 纯碱 等。反应过程中,镁都是以 氢氧化镁 的形式沉淀,而钙都是以 碳酸钙 形式沉淀,加入的次序先后是 先石灰后纯碱 。
c.阴阳离子交换树脂法:(1)先后次序是 先通过阳离子交换树脂,后通过阴离子交换树脂
(2)优点 质量轻、设备简单、占地面积小,操作方便 。
2.了解海水的综合利用,了解海水淡化的主要方法。
海水淡化的方法:蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法和离子交换法。
a. 减压蒸馏法的原理:利用压强降低,液体的沸点也 降低 。
优点: 设备相对简单,技术成熟 ,缺点: 能耗大
b.电渗析法原理:在外加直流电场作用下,处于中间海水槽里的阴离子、阳离子分别透过阴离子交换膜、阳离子交换膜迁移到阳极区、阴极区,中间水槽里的水含盐量就 降低 了。
特点:消耗的 电能 大,但其成本只有蒸馏法的 1/4 。
c.反渗透法的原理:如果在含盐浓度 较大 的溶液一侧施加一定的压力,可以迫使水从 浓 溶液一侧向 稀 溶液一侧渗透,使浓溶液浓度 增大 ,得到淡水。
特点:可以大量、快速地生产淡水,寻找 更理想的渗透膜 ,是目前努力的方向。
d.冷冻法原理: 把冷海水喷入真空室,部分海水 蒸发吸热 使其余海水冷却形成冰晶。固体冰晶中的杂质要比原溶液中少得多。将得到的冰晶用适量的淡水淋洗、熔化就得到淡水。
特点:由于水的比热、汽化热大,这种海水淡化技术要消耗 大量的能源 。
3.了解合成氨的主要原理、原料,重要设备、流程和意义,了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
(1)氮的固定:把大气中的 氮气 转化为 氮的化合物 。
(2)合成氨原料气的制备。N2:① 燃烧C除氧气 ② 冷凝蒸发法得氮